JP2015015272A - 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマによるチャージアップの影響を抑制することができる半導体装置の製造方法及び基板処理装置を提供する。【解決手段】基板に対して第１元素を含有する原料ガスを供給することと、基板に対して第２元素を含有する第１改質ガスを供給し、プラズマ生成部によって第１プラズマ密度を有する第１改質ガスのプラズマを基板に照射することと、を所定回数交互に行うことにより、基板の上に少なくとも第１元素を含有する第１層を形成する第１工程と、基板に対しての原料ガスの供給を停止した状態で、プラズマ生成部によって第１プラズマ密度よりも高い第２プラズマ密度を有する第２元素を含有する第２改質ガスのプラズマを基板に対して照射することにより、第１工程よりも高い濃度で第２元素を含有する状態に第１層を改質する第２工程と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置の製造方法及び基板処理装置に関する。

例えばフラッシュメモリやＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の半導体装置の製造工程の一工程として、基板上に薄膜を形成する基板処理工程が実施されることがある。係る工程を実施する基板処理装置として、基板が載置されたサセプタを移動させ、プラズマ生成部により処理ガスのプラズマが生成された領域に基板を通過させることにより、基板上に薄膜を形成する基板処理装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１１−２２２９６０号公報

しかしながら、上述の基板処理装置では、プラズマ生成部により発生したプラズマによって、基板にチャージアップダメージが生じる可能性がある。

本発明は、プラズマによるチャージアップの影響を抑制することができる半導体装置の製造方法及び基板処理装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、
基板に対して第１元素を含有する原料ガスを供給することと、前記基板に対して第２元素を含有する第１改質ガスを供給し、プラズマ生成部によって第１プラズマ密度を有する前記第１改質ガスのプラズマを前記基板に照射することと、を所定回数交互に行うことにより、前記基板の上に少なくとも前記第１元素を含有する第１層を形成する第１工程と、
前記基板に対しての前記原料ガスの供給を停止した状態で、前記プラズマ生成部によって前記第１プラズマ密度よりも高い第２プラズマ密度を有する前記第２元素を含有する第２改質ガスのプラズマを前記基板に対して照射することにより、前記第１工程よりも高い濃度で前記第２元素を含有する状態に前記第１層を改質する第２工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。

本発明の他の態様によれば、
第１処理領域および第２処理領域を有し、前記第１処理領域内および前記第２処理領域内で基板を処理する処理室と、
前記処理室内に回転自在に設けられ、回転方向に沿って複数の前記基板を載置する基板載置台と、
前記複数の基板が、順次、前記第１処理領域および前記第２処理領域を交互に通過するように前記基板載置台を回転させる回転機構と、
前記第１処理領域内に第１元素を含有する第１ガスを供給すると共に、前記第２処理領域内に第２元素を含有する第２ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理室内を排気するとともに、前記処理室内の圧力を調整する排気系と、
前記第２処理領域内に少なくとも一部が設けられ、前記第２処理領域内に前記第２ガスのプラズマを生成するプラズマ生成部と、
前記処理室内の前記基板載置台の上に、前記基板載置台の回転方向に沿って複数の基板を載置する処理と、
前記基板載置台を回転させ、前記処理室内を排気しつつ、前記基板載置台の回転方向に沿って前記第１処理領域および前記第２処理領域の中に、それぞれ前記第１ガスおよび前記第２ガスの供給を開始する処理と、
前記基板載置台の回転によって前記複数の基板を順次前記第１処理領域と前記第２処理領域とを所定回数交互に通過させ、前記基板が前記第１処理領域を通過するときに前記基板に対して前記第１ガスを供給し、前記基板が前記第２処理領域を通過するときに前記プラズマ生成部によって第１プラズマ密度を有する前記第２ガスのプラズマを前記基板に対して照射することにより、前記基板の上に少なくとも前記第１元素を含有する第１層を形成する第１処理と、
前記第１処理領域内への前記第１ガスの供給を停止するとともに、前記基板が前記第２処理領域を通過するときに前記プラズマ生成部によって前記第１プラズマ密度よりも高い第２プラズマ密度を有する前記第２ガスのプラズマを前記基板に対して照射することにより、前記第１工程よりも高い濃度で前記第２元素を含有する状態に前記第１層を改質する第２処理とを実行するよう制御する制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。

本発明に係る半導体装置の製造方法及び基板処理装置によれば、プラズマによるチャージアップの影響を抑制することができる。

本発明の第１実施形態に係るクラスタ型の基板処理装置の横断面概略図である。 本発明の第１実施形態に係るクラスタ型の基板処理装置の縦断面概略図である。 本発明の第１実施形態に係る基板処理装置が備えるプロセスチャンバの横断面概略図である。 本発明の第１実施形態に係る基板処理装置が備えるプロセスチャンバの縦断面概略図であり、図３に示すプロセスチャンバのＡ−Ａ’線断面図である。 本発明の第１実施形態で好適に用いられる基板処理装置のコントローラの概略構成図である。 本発明の第１実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図である。 本発明の第１実施形態に係る第１工程のフロー図である。 本発明の第１実施形態に係る第２工程のフロー図である。 本発明の第１実施形態に係る第３工程のフロー図である。 本発明の第１実施形態に係る基板処理シーケンスにおける各部の動作タイミングを示す図である。 本発明の第２実施形態に係る基板処理装置が備えるプロセスチャンバの横断面概略図である。 本発明の第２実施形態に係る基板処理シーケンスにおける各部の動作タイミングを示す図である。 本発明の第３実施形態に係る基板処理シーケンスにおける各部の動作タイミングを示す図である。

＜本発明の第１実施形態＞
以下に、本発明の第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。

（１）基板処理装置の構成
まず、図１および図２を用い、本実施形態に係る基板処理装置１０について説明する。図１は、本実施形態にかかるクラスタ型の基板処理装置１０の横断面図である。図２は、本実施形態に係るクラスタ型の基板処理装置１０の縦断面概略図である。

なお、本発明が適用される基板処理装置１０では、基板としてのウエハ２００を搬送するキャリヤとしては、ＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ：以下、ポッドという。）１００が使用されている。本実施形態にかかるクラスタ型の基板処理装置１０の搬送装置は、真空側と大気側とに分かれている。

また、以下の説明において、前後左右は図１を基準とする。図１に示されているＸ_１の方向を右、Ｘ_２の方向を左、Ｙ_１の方向を前、Ｙ_２の方向を後ろとする。

（真空側の構成）
図１および図２に示されているように、基板処理装置１０は、真空状態などの大気圧未満の圧力（負圧）に耐え得る第１搬送室１０３を備えている。第１搬送室１０３の筐体１０１は平面視が例えば五角形であり、上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。なお、以下で言う「平面視」とは、基板処理装置１０の鉛直上側から鉛直下側をみたときのことをいう。

第１搬送室１０３内には、負圧下で二枚のウエハ２００を同時に移載出来る第１ウエハ移載機１１２が設けられている。ここで、第１ウエハ移載機１１２は、一枚のウエハ２００を移載出来る物でも良い。第１ウエハ移載機１１２は、第１ウエハ移載機エレベータ１１５によって、第１搬送室１０３の気密性を維持しつつ昇降できるように構成されている。

筐体１０１の五枚の側壁のうち前側に位置する側壁には、予備室（ロードロック室）１２２，１２３がそれぞれゲートバルブ１２６，１２７を介して連結されている。予備室１２２，１２３は、ウエハ２００を搬入する機能とウエハ２００を搬出する機能とを併用可能に構成され、それぞれ負圧に耐え得る構造で構成されている。

さらに、予備室１２２，１２３内には基板支持台１４０により２枚のウエハ２００を積み重ねるように置くことが可能である。予備室１２２，１２３には、ウエハ２００の間に配置される隔壁板（中間プレート）１４１が設置される。

第１搬送室１０３の筐体１０１の五枚の側壁のうち後ろ側（背面側）に位置する四枚の側壁には、基板に所望の処理を行う第１プロセスチャンバ２０２ａと、第２プロセスチャンバ２０２ｂ、第３プロセスチャンバ２０２ｃ、第４プロセスチャンバ２０２ｄがゲートバルブ１５０、１５１、１５２、１５３を介してそれぞれ隣接して連結されている。第１プロセスチャンバ２０２ａと、第２プロセスチャンバ２０２ｂ、第３プロセスチャンバ２０２ｃ、第４プロセスチャンバ２０２ｄについては、詳細を後述する。

（大気側の構成）
予備室１２２，１２３の前側には、真空下および大気圧下の状態でウエハ２００を搬送することができる第２搬送室１２１がゲートバルブ１２８、１２９を介して連結されている。第２搬送室１２１には、ウエハ２００を移載する第２ウエハ移載機１２４が設けられている。第２ウエハ移載機１２４は第２搬送室１２１内に設置された第２ウエハ移載機エレベータ１３１によって昇降されるように構成されているとともに、リニアアクチュエータ１３２によって左右方向に往復移動されるように構成されている。

第２搬送室１２１の左側にはノッチ合わせ装置１０６が設けられている。なお、ノッチ合わせ装置１０６は、オリエンテーションフラット合わせ装置であってもよい。また、第２搬送室１２１の上部にはクリーンエアを供給するクリーンユニット１１８が設けられている。

第２搬送室１２１の筐体１２５の前側には、ウエハ２００を第２搬送室１２１に対して搬入搬出するための基板搬入搬出口１３４と、ポッドオープナ１０８と、が設けられている。基板搬入搬出口１３４を挟んでポッドオープナ１０８と反対側、すなわち筐体１２５の外側には、ロードポート（ＩＯステージ）１０５が設けられている。ポッドオープナ１０８は、ポッド１００のキャップ１００ａを開閉すると共に基板搬入搬出口１３４を閉塞可能なクロージャ１４２と、クロージャ１４２を駆動する駆動機構１３６とを備えている。ロードポート１０５に載置されたポッド１００のキャップ１００ａを開閉することにより、ポッド１００に対するウエハ２００の出し入れを可能にする。また、ポッド１００は図示しない工程内搬送装置（ＯＨＴなど）によって、ロードポート１０５に対して、供給および排出されるようになっている。

（２）プロセスチャンバの構成
続いて、本実施形態に係る処理炉としてのプロセスチャンバの構成について、主に図３および図４を用いて説明する。図３は、本実施形態に係る基板処理装置１０が備えるプロセスチャンバの横断面概略図である。図４は、本実施形態に係る基板処理装置１０が備えるプロセスチャンバの縦断面概略図であり、図３に示すプロセスチャンバのＡ−Ａ’線断面図である。

ここで、本実施形態では、例えば、第１プロセスチャンバ２０２ａ、第２プロセスチャンバ２０２ｂ、第３プロセスチャンバ２０２ｃ、第４プロセスチャンバ２０２ｄは、例えば、それぞれ同様に構成されている。以下では、第１プロセスチャンバ２０２ａ、第２プロセスチャンバ２０２ｂ、第３プロセスチャンバ２０２ｃ、第４プロセスチャンバ２０２ｄを、総称して「プロセスチャンバ２０２」とする。

（処理室）
図３および図４に示されているように、処理炉としてのプロセスチャンバ２０２は、円筒状の気密容器である反応容器２０３を備えている。反応容器２０３内には、ウエハ２００を処理する処理室２０１が形成されている。

反応容器２０３内の上側には、中心部から放射状に延びる４枚の仕切板２０５が設けられている。４枚の仕切板２０５は、処理室２０１内の天井部からサセプタ２１７の直上までの空間を遮るように設けられている。これにより、４枚の仕切板２０５は、処理室２０１を、第１処理領域２０１ａ、第１パージ領域２０４ａ、第２処理領域２０１ｂ、第２パージ領域２０４ｂに仕切るように構成されている。なお、第１処理領域２０１ａ、第１パージ領域２０４ａ、第２処理領域２０１ｂ、第２パージ領域２０４ｂは、後述するサセプタ（基板載置台）２１７の回転方向Ｒに沿って、この順番に配列するように構成されている。

また、後述するように、第１処理領域２０１ａ内には第１元素を含有する第１ガスが供給され、第２処理領域２０１ｂ内には第２元素を含む第２ガスが供給され、第１パージ領域２０４ａ内及び第２パージ領域２０４ｂ内には、不活性ガスが供給されるように構成されている。さらに、第２処理領域２０１ｂ内には、後述するように、第２ガスをプラズマ状態とするプラズマ生成部２０６の少なくとも一部が設けられている。

ウエハ２００が、第１処理領域２０１ａ、第１パージ領域２０４ａ、第２処理領域２０１ｂ、第２パージ領域２０４ｂを通過する時間、すなわち、各領域でのウエハ２００の処理時間は、第１処理領域２０１ａ、第１パージ領域２０４ａ、第２処理領域２０１ｂ、第２パージ領域２０４ｂのそれぞれの面積に依存する。すなわち、各領域でのウエハ２００の処理時間は、仕切板２０５の配置に依存する。ここでは、例えば、４枚の仕切板２０５は、平面視で反応容器２０３の中心に対して対称に配置されている。また、例えば、それぞれの仕切板２０５は、互いに９０°の角度で配置されている。これにより、各領域でのウエハ２００の処理時間は、略等しい。

仕切板２０５の下端は、仕切板２０５がウエハ２００に干渉しない程度にサセプタ２１７に近付けて配置されている。これにより、仕切板２０５とサセプタ２１７との間を通過するガスは少ない。よって、各領域内で異なるガスが混ざり合うことが抑制される。

仕切板２０５の端部と反応容器２０３の側壁との間には、所定の幅の隙間が設けられており、この隙間をガスが通過できるように構成されている。この隙間を介し、第１パージ領域２０４ａ内及び第２パージ領域２０４ｂ内から第１処理領域２０１ａ内及び第２処理領域２０１ｂ内に向けて不活性ガスを噴出させるようにする。これにより、第１パージ領域２０４ａ内及び第２パージ領域２０４ｂ内への第１ガス及び第２ガス等の処理ガスの侵入を抑制することができ、第１パージ領域２０４ａ内及び第２パージ領域２０４ｂ内での処理ガスの反応を抑制することができるように構成されている。

（サセプタ）
仕切板２０５の下側、すなわち反応容器２０３内の底側中央には、反応容器２０３の中心に回転軸の中心を有し、回転自在に構成された基板載置台としてのサセプタ２１７が設けられている。サセプタ２１７は、ウエハ２００の金属汚染を低減することができるように、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、セラミックス、石英等の非金属材料で形成されている。なお、サセプタ２１７は、反応容器２０３とは電気的に絶縁されている。

サセプタ２１７は、反応容器２０３内にて、複数枚（本実施形態では例えば５枚）のウエハ２００を同一面上に、かつ同一円周上に並べて支持するように構成されている。ここで、同一面上とは、完全な同一面に限られるものではなく、サセプタ２１７を上面から見たときに、複数枚のウエハ２００が互いに重ならないように並べられていればよい。また、サセプタ２１７は、複数枚のウエハ２００を回転方向に沿って並べて配置するように構成されている。

サセプタ２１７表面におけるウエハ２００の支持位置には、ウエハ載置部２１７ｂが設けられている。処理するウエハ２００の枚数と同数のウエハ載置部２１７ｂがサセプタ２１７の中心から同心円上の位置に互いに等間隔（例えば７２°の間隔）で配置されている。

それぞれのウエハ載置部２１７ｂは、例えばサセプタ２１７の上面から見て円形状であり、側面から見て凹形状である。ウエハ載置部２１７ｂの直径はウエハ２００の直径よりもわずかに大きくなるように構成することが好ましい。このウエハ載置部２１７ｂ内にウエハ２００を載置することにより、ウエハ２００の位置決めを容易に行うことができ、また、サセプタ２１７の回転に伴う遠心力によりウエハ２００がサセプタ２１７から飛び出してしまう等のウエハ２００の位置ズレが発生することを抑制できる。

サセプタ２１７には、サセプタ２１７を昇降させる昇降機構２６８が設けられている。サセプタ２１７の各ウエハ載置部２１７ｂの位置には、貫通孔２１７ａが複数設けられている。上述の反応容器２０３の底面には、反応容器２０３内へのウエハ２００の搬入・搬出時に、ウエハ２００を突き上げて、ウエハ２００の裏面を支持するウエハ突き上げピン２６６が複数設けられている。貫通孔２１７ａ及びウエハ突き上げピン２６６は、ウエハ突き上げピン２６６が上昇させられた時、又は昇降機構２６８によりサセプタ２１７が下降させられた時に、ウエハ突き上げピン２６６がサセプタ２１７とは非接触な状態で貫通孔２１７ａを突き抜けるように、互いに配置されている。

昇降機構２６８には、サセプタ２１７を回転させる回転機構２６７が設けられている。回転機構２６７の図示しない回転軸は、サセプタ２１７に接続されており、回転機構２６７を作動させることでサセプタ２１７を回転させることができるように構成されている。また、サセプタ２１７が回転することで、五つのウエハ載置部２１７ｂが一括して回転されるように構成されている。

回転機構２６７には、後述するコントローラ３００が、カップリング部２６７ａを介して接続されている。カップリング部２６７ａは、例えば回転側と固定側との間を金属ブラシ等により電気的に接続するスリップリング機構として構成されている。これにより、サセプタ２１７の回転が妨げられないようになっている。コントローラ３００は、サセプタ２１７を所定の速度で所定時間回転させるように、回転機構２６７への通電具合を制御するように構成されている。

上述したように、サセプタ２１７を回転させることにより、サセプタ２１７上に載置されたウエハ２００は、第１処理領域２０１ａ、第１パージ領域２０４ａ、第２処理領域２０１ｂ及び第２パージ領域２０４ｂをこの順番に通過することとなる。

（加熱部）
サセプタ２１７の内部には、加熱部としてのヒータ２１８が一体的に埋め込まれており、ウエハ２００を加熱できるように構成されている。ヒータ２１８に電力が供給されると、ウエハ２００表面が所定温度（例えば室温〜１０００℃程度）にまで加熱可能に構成されている。なお、ヒータ２１８は、サセプタ２１７に載置されたそれぞれのウエハ２００を個別に加熱するように、同一面上に複数（例えば５つ）設けてもよい。

サセプタ２１７には温度センサ２７４が設けられている。ヒータ２１８及び温度センサ２７４には、電力供給線２２２を介して、電力調整器２２４、ヒータ電源２２５、及び温度調整器２２３が電気的に接続されている。温度センサ２７４により検出された温度情報に基づいて、ヒータ２１８への通電具合が制御されるように構成されている。

（処理ガス供給系）
反応容器２０３の天井部の中央部には、第１ガス導入部２５１と、第２ガス導入部２５２と、不活性ガス導入部２５３、クリーニングガス導入部２５８と、を備えるガス導入部２５０が設けられている。ガス導入部２５０の上端は、反応容器２０３の天井部に開設された開口に気密に接続されている。

ガス導入部２５０は例えば筒状である。ガス導入部２５０の内部には、各ガス導入部が区画されている。例えば、ガス導入部２５０内の第１処理領域２０１ａ側には、第１ガス導入部２５１が設けられている。ガス導入部２５０内の第２処理領域２０１ｂ側には、第１ガス導入部２５１から離間して第２ガス導入部２５２が設けられている。ガス導入部２５０内のうち第１ガス導入部２５１と第２処理領域２０１ｂとの間には、不活性ガス導入部２５３が設けられている。不活性ガス導入部２５３の中央であって、第１ガス導入部２５１と第２ガス導入部２５２との間には、クリーニングガス導入部２５８が配置されている。

第１ガス導入部２５１の第１処理領域２０１ａ側の側壁には、第１処理領域２０１ａに開口する第１ガス噴出口２５４が設けられている。第２ガス導入部２５２の第２処理領域２０１ｂ側の側壁には、第２処理領域２０１ｂに開口する第２ガス噴出口２５５が設けられている。

不活性ガス導入部２５３の第１パージ領域２０４ａおよび第２パージ領域２０４ｂの側における側壁には、それぞれ第１パージ領域２０４ａに開口する第１不活性ガス噴出口２５６及び第２パージ領域２０４ｂに開口する第２不活性ガス噴出口２５７が設けられている。

ガス導入部２５０の底には、クリーニングガス導入部２５８の端部であるクリーニングガス供給孔２５９が設けられている。即ち、クリーニングガス供給孔２５９は、第１ガス噴出口２５４、第２ガス噴出口２５５、各不活性ガス噴出口２５６、２５７より低い位置に設けられている。

ガス導入部２５０は、第１ガス導入部２５１から第１処理領域２０１ａ内に第１ガスを供給し、第２ガス導入部２５２から第２処理領域２０１ｂ内に第２ガスを供給し、不活性ガス導入部２５３から第１パージ領域２０４ａ内及び第２パージ領域２０４ｂ内に不活性ガスを供給し、クリーニングガス導入部２５８から処理室２０１内の略全域にクリーニングガスを供給するように構成されている。ガス導入部２５０は、それぞれの異なるガスを混合させずに個別に各領域に供給することができ、また、各ガスを併行して各領域に供給することができるように構成されている。

ここで、第２処理領域２０１ｂには、プラズマ生成部２０６の一部が設けられている。例えば、第２処理領域２０１ｂ内には、プラズマ生成部２０６の少なくとも一部を構成する棒状の電極２７１が設けられている。プラズマ生成部２０６の構成については、詳細を後述する。

反応容器２０３の第２処理領域２０１ｂにおける天井部には、プラズマ生成部側ガス導入部２６０が設けられている。プラズマ生成部側ガス導入部２６０の上端は、反応容器２０３の天井部に開設された開口に気密に接続されている。

プラズマ生成部側ガス導入部２６０の下端は、プラズマ生成部２０６の上部に接続されている。プラズマ生成部２０６内には、電極２７１の延在方向にガス導入路（不図示）が設けられている。プラズマ生成部２０６における二つの電極２７１間には、電極２７１の延在方向に互いに等間隔で複数のガス噴出口（不図示）が設けられている。これにより、プラズマ生成部２０６は、プラズマを生成する際に、二つの電極２７１の間から第２処理領域２０１ｂ内に第２ガスを供給するよう構成されている。

また、第１ガス導入部２５１の上端には、第１ガス供給管２３２ａの下流端が接続されている。第１ガス供給管２３２ａには、上流方向から順に、第１ガス供給源２３２ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３２ｃ、及び開閉弁であるバルブ２３２ｄが設けられている。

第１ガス供給管２３２ａから、第１元素を含有するガス（以下、「第１ガス」）が、ＭＦＣ２３２ｃ、バルブ２３２ｄ、第１ガス導入部２５１及び第１ガス噴出口２５４を介して、第１処理領域２０１ａ内に供給される。

第１ガスは、原料ガス、すなわち、処理ガスの一つである。

ここで、第１元素は、薄膜形成の際の原料になる元素である。第１元素は、例えばシリコン（Ｓｉ）である。すなわち、第１ガスは、例えばシリコン含有ガスである。なお、第１ガスは、常温常圧で固体、液体、及び気体のいずれであっても良い。第１ガスが常温常圧で液体の場合は、第１ガス供給源２３２ｂとＭＦＣ２３２ｃとの間に、図示しない気化器を設ければよい。ここでは気体として説明する。

シリコン含有ガスとしては、例えばＳｉＨ_２（ＮＨ（Ｃ_４Ｈ_９））_２（ビス ターシャル ブチル アミノ シラン、略称：ＢＴＢＡＳ）ガスを用いることができる。なお、シリコン含有ガスとしては、ＢＴＢＡＳの他に、例えばテトラキスジメチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（ＣＨ_３）_２］_４、略称：４ＤＭＡＳ）ガス、ビスジエチルアミノシラン（Ｓｉ［Ｎ（Ｃ_２Ｈ_５）_２］_２Ｈ_２、略称：２ＤＥＡＳ）ガス、ビスターシャリーブチルアミノシラン（ＳｉＨ_２［ＮＨ（Ｃ_４Ｈ_９）］_２、略称：ＢＴＢＡＳ）ガス等、ヘキサメチルジシラザン（Ｃ_６Ｈ_１９ＮＳｉ_２、略称：ＨＭＤＳ）やトリシリルアミン（（ＳｉＨ_３）_３Ｎ、略称：ＴＳＡ）、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ_２Ｃｌ_６、略称：ＨＣＤＳ）等を用いることができる。これらのガスは、プリカーサーとして働く。また、第１ガスは、後述する第２ガスより粘着度（粘度）の高い材料が用いられる。これにより、第１ガスがウエハ２００の表面等に吸着しやすい。

第２ガス導入部２５２の上端には、第２ガス供給管２３３ａの下流端が接続されている。第２ガス供給管２３３ａには、上流方向から順に、第２ガス供給源２３３ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３３ｃ、及び開閉弁であるバルブ２３３ｄが設けられている。

また、第２ガス供給管２３３ａのバルブ２３３ｄよりも下流側には、第２ガス供給管２３３ｅの上流端が接続されている。プラズマ生成部側ガス導入部２６０の上端には、第２ガス供給管２３３ｅの下流端が接続されている。第２ガス供給管２３３ｅには、開閉弁であるバルブ２３３ｆが設けられている。

第２ガス供給管２３３ａからは、第２元素を含有するガス（以下、「第２ガス」）が、ＭＦＣ２３３ｃ、バルブ２３３ｄ、第２ガス導入部２５２及び第２ガス噴出口２５５、又は第２ガス供給管２３３ｅ、バルブ２３３ｆ、プラズマ生成部２０６内のガス導入路及びガス噴出口を介して、第２処理領域２０１ｂ内に供給される。第２処理領域２０１ｂ内に供給される。第２ガスは、プラズマ生成部２０６によりプラズマ状態とされ、ウエハ２００上に照射される。

第２ガスは、反応ガスまたは改質ガス、すなわち、処理ガスの一つである。

ここで、第２ガスは、第１元素と異なる第２元素を含有する。第２元素としては、例えば、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）のいずれか一つである。本実施形態では、第２ガスは、例えば窒素含有ガスであるとする。窒素含有ガスとしては、窒素（Ｎ_２）ガス、アンモニア（ＮＨ_３）ガスが用いられる。また、第２ガスは、第１ガスより粘着度（粘度）の低い材料が用いられる。

主に、第１ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２３２ｃ、バルブ２３２ｄ、第１ガス導入部２５１及び第１ガス噴出口２５４により、第１ガス供給系（シリコン含有ガス供給系ともいう）が構成される。なお、第１ガス供給源２３２ｂを、第１ガス供給系に含めて考えてもよい。また、主に、第２ガス供給管２３３ａ、ＭＦＣ２３３ｃ、バルブ２３３ｄ、第２ガス導入部２５２及び第２ガス噴出口２５５、第２ガス供給管２３３ｅ、バルブ２３３ｆにより、第２ガス供給系（窒素含有ガス供給系ともいう）が構成される。なお、第２ガス供給源２３３ｂ及びプラズマ生成部２０６内のガス導入路及びガス噴出口を、第２ガス供給系に含めて考えてもよい。そして、主に、第１ガス供給系及び第２ガス供給系により、処理ガス供給系が構成される。

（不活性ガス供給系）
不活性ガス導入部２５３の上端には、第１不活性ガス供給管２３４ａの下流端が接続されている。第１不活性ガス供給管２３４ａには、上流方向から順に、不活性ガス供給源２３４ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３４ｃ、及び開閉弁であるバルブ２３４ｄが設けられている。

第１不活性ガス供給管２３４ａからは、不活性ガスが、ＭＦＣ２３４ｃ、バルブ２３４ｄ、不活性ガス導入部２５３、第１不活性ガス噴出口２５６及び第２不活性ガス噴出口２５７を介して、第１パージ領域２０４ａ内及び第２パージ領域２０４ｂ内にそれぞれ供給される。第１パージ領域２０４ａ内及び第２パージ領域２０４ｂ内に供給される不活性ガスは、パージガスとして作用する。

第１ガス供給管２３２ａのバルブ２３２ｄよりも下流側には、第２不活性ガス供給管２３５ａの下流端が接続されている。第２不活性ガス供給管２３５ａには、上流方向から順に、不活性ガス供給源２３５ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３５ｃ、及び開閉弁であるバルブ２３５ｄが設けられている。

第２不活性ガス供給管２３５ａからは、不活性ガスが、ＭＦＣ２３５ｃ、バルブ２３５ｄ、第１ガス供給管２３２ａ、第１ガス導入部２５１及び第１ガス噴出口２５４を介して、第１処理領域２０１ａ内に供給される。第１処理領域２０１ａ内に供給される不活性ガスは、キャリアガス或いは希釈ガスとして作用する。

また、第２ガス供給管２３３ａのバルブ２３３ｄよりも下流側には、第３不活性ガス供給管２３６ａの下流端が接続されている。第３不活性ガス供給管２３６ａには、上流方向から順に、不活性ガス供給源２３６ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３６ｃ、及び開閉弁であるバルブ２３６ｄが設けられている。

第３不活性ガス供給管２３６ａからは、不活性ガスが、ＭＦＣ２３６ｃ、バルブ２３６ｄ、第２ガス供給管２３３ａ、第２ガス導入部２５２及び第２ガス噴出口２５５、又は第２ガス供給管２３３ｅ、バルブ２３３ｆ、プラズマ生成部２０６内のガス導入路及びガス噴出口を介して、第２処理領域２０１ｂ内に供給される。第２処理領域２０１ｂ内に供給される不活性ガスは、第１処理領域２０１ａ内に供給される不活性ガスと同様に、キャリアガス或いは希釈ガスとして作用する。

ここで、不活性ガスは、例えば、窒素（Ｎ_２）ガスである。なお、不活性ガスとして、Ｎ_２ガスのほか、例えばヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等の希ガスを用いることができる。

主に、第１不活性ガス供給管２３４ａ、ＭＦＣ２３４ｃ及びバルブ２３４ｄ、不活性ガス導入部２５３、第１不活性ガス噴出口２５６及び第２不活性ガス噴出口２５７により第１不活性ガス供給系が構成される。なお、不活性ガス供給源２３４ｂを、第１不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。

また、主に、第２不活性ガス供給管２３５ａ、ＭＦＣ２３５ｃ及びバルブ２３５ｄにより第２不活性ガス供給系が構成される。なお、不活性ガス供給源２３５ｂ、第１ガス供給管２３２ａ、第１ガス導入部２５１及び第１ガス噴出口２５４を、第２不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。

また、主に、第３不活性ガス供給管２３６ａ、ＭＦＣ２３６ｃ及びバルブ２３６ｄにより第３不活性ガス供給系が構成される。なお、不活性ガス供給源２３６ｂ、第２ガス供給管２３３ａ、第２ガス導入部２５２、第２ガス噴出口２５５、第２ガス供給管２３３ｅ、バルブ２３３ｆ、プラズマ生成部２０６内のガス導入路及びガス噴出口を、第３不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。

そして、主に、第１不活性ガス供給系、第２不活性ガス供給系および第３不活性ガス供給系により、不活性ガス供給系が構成される。

（クリーニングガス供給系）
クリーニングガス導入部２５８の上端には、例えば、クリーニングガス供給管２３７ａの下流端が接続されている。クリーニングガス供給管２３７ａには、上流方向から順に、クリーニングガス供給源２３７ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３７ｃ、開閉弁であるバルブ２３７ｄ、及びクリーニングガスのプラズマを生成するプラズマ生成ユニット２３７ｅが設けられている。

第１ガス供給管２３２ａからは、クリーニングガスが供給される。クリーニングガスは、ＭＦＣ２３７ｃ、バルブ２３７ｄ、リモートプラズマ生成ユニット２３７ｅ、クリーニングガス導入部２５８、クリーニングガス供給孔２５９を介して反応容器２０３に供給される。クリーニングガスは、リモートプラズマ生成ユニット２３７ｅによってプラズマ状態とされたクリーニングガスにより、反応容器２０３内の副生成物等がクリーニングされる。

ここで、クリーニングガスは、例えば三フッ化窒素（ＮＦ_３）ガスである。なお、クリーニングガスとして、例えば、フッ化水素（ＨＦ）ガス、三フッ化塩素ガス（ＣｌＦ_３）ガス、フッ素（Ｆ_２）ガス等を用いても良く、またこれらを組合せて用いても良い。また、上記のクリーニングガスは、希釈ガスとして不活性ガス（たとえば、窒素ガス）とともに供給しても良い。

（排気系）
図４に示されているように、反応容器２０３の底部には、反応容器２０３内を排気する排気口２３０が設けられている。例えば排気口２３０は複数設けられ、第１処理領域２０１ａ、第１パージ領域２０４ａ、第２処理領域２０１ｂおよび第２パージ領域２０４ｂのそれぞれの底部に設けられている。

各々の排気口２３０には、排気管２３１の上流端が接続されている。例えば、各々の排気口２３０に接続された排気管２３１は、下流側で一つに合流されている。排気管２３１の合流部分よりも下流側には、圧力センサ２４８、圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４３、および開閉弁としてのバルブ２４５を介して、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されており、処理室２０１内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気し得るように構成されている。ＡＰＣバルブ２４３は、弁を開閉して処理室２０１内の真空排気や真空排気停止ができ、更に弁開度を調節して処理室２０１内の圧力を調整可能となっている開閉弁である。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４３及びバルブ２４５により排気系が構成される。なお、排気系には、圧力センサ２４８および真空ポンプ２４６を含めても良い。

（プラズマ生成部）
第２処理領域２０１ｂ内の上方には、プラズマ生成部２０６の少なくとも一部を構成する電極２７１が設けられている。プラズマ生成部２０６は、第２処理領域２０１ｂ内に第２ガスのプラズマを生成するよう構成されている。このように、プラズマを用いることにより、ウエハ２００の温度が低温であっても第２ガスを活性化させウエハ２００の処理を行うことができる。

第２処理領域２０１ｂ内には、例えば、互いに平行に並んで設けられた二本の棒状の電極２７１が設けられている。二本の電極２７１は、例えば石英製のカバー２０６ａで覆われている。プラズマ生成部２０６のカバー２０６ａ内には、上述の第２ガスのガス導入路が設けられている。電極２７１には、インピーダンスを整合する整合器２７２を介して、高周波電源２７３が接続されている。高周波電源２７３から電極２７１に高周波電力が印加されることにより、電極２７１の周辺にプラズマが生成される。なお、主に電極２７１の直下にプラズマが生成される。このように、プラズマ生成部２０６は、いわゆる容量結合型のプラズマを生成する。

例えば、プラズマ生成部２０６の電極２７１は、平面視で反応容器２０３の中心から外側に向かう方向に設けられている。言い換えれば、電極２７１は、平面視で反応容器２０３の中心から径方向に設けられている。電極２７１は、ウエハ２００の上面と平行に設けられている。また、電極２７１は、ウエハ２００が通過する経路上に配置されている。電極２７１の長さは、ウエハ２００の直径よりも長い。これにより、電極２７１の直下を通過するウエハ２００の全面に順次プラズマが照射される。

主に、電極２７１により、プラズマ生成部２０６が構成される。なお、整合器２７２および高周波電源２７３をプラズマ生成部２０６に含めて考えてもよい。

（制御部）
次に、図５を用い、本実施形態の制御部（制御手段）であるコントローラ３００について説明する。図５は、本実施形態で好適に用いられる基板処理装置１０のコントローラの概略構成図である。

図５に示されているように、制御部（制御手段）であるコントローラ３００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３０１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３０１ｂ、記憶装置３０１ｃ、Ｉ／Ｏポート３０１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ３０１ｂ、記憶装置３０１ｃ、Ｉ／Ｏポート３０１ｄは、内部バス３０１ｅを介して、ＣＰＵ３０１ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ３００には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置３０２が接続されている。

記憶装置３０１ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置３０１ｃ内には、基板処理装置１０の動作を制御する制御プログラムや、後述する成膜処理等の基板処理の手順や条件などが記載されたプロセスレシピが、読み出し可能に格納されている。なお、プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ３００に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単にプログラムともいう。なお、本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プロセスレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。また、ＲＡＭ３０１ｂは、ＣＰＵ３０１ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。

Ｉ／Ｏポート３０１ｄは、上述のＭＦＣ２３２ｃ，２３３ｃ，２３４ｃ，２３５ｃ，２３６ｃ，２３７ｃ、バルブ２３２ｄ，２３３ｄ，２３４ｄ，２３５ｄ，２３６ｅ，２３７ｆ、圧力センサ２４８、ＡＰＣバルブ２４３、真空ポンプ２４６、ヒータ２１８、温度センサ２７４、整合器２７２、高周波電源２７３、回転機構２６７、昇降機構２６８等に接続されている。なお、Ｉ／Ｏポート３０１ｄは、図示されていない電力調整器２２４、ヒータ電源２２５、及び温度調整器２２３にも接続されている。

ＣＰＵ３０１ａは、記憶装置３０１ｃから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置３０２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置３０１ｃからプロセスレシピを読み出すように構成されている。そして、ＣＰＵ３０１ａは、読み出したプロセスレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ２３２ｃ，２３３ｃ，２３４ｃ，２３５ｃ，２３６ｃ，２３７ｃによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２３２ｄ，２３３ｄ，２３４ｄ，２３５ｄ，２３６ｄ，２３７ｄの開閉動作、ＡＰＣバルブ２４３の開閉動作及び圧力センサ２４８に基づくＡＰＣバルブ２４３による圧力調整動作、温度センサ２７４に基づくヒータ２１８の温度調整動作、真空ポンプ２４６の起動および停止、回転機構２６７によるサセプタ２１７の回転および回転速度調節動作、昇降機構２６８によるサセプタ２１７の昇降動作、高周波電源２７３による電力供給および停止、整合器２７２によるインピーダンス調整動作等を制御するように構成されている。

なお、コントローラ３００は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていてもよい。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）３０３を用意し、係る外部記憶装置３０３を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態に係るコントローラ３００を構成することができる。なお、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置３０３を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置３０３を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。なお、記憶装置３０１ｃや外部記憶装置３０３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置３０１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置３０３単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。

（３）基板処理工程
続いて、本実施形態に係る半導体製造工程の一工程として、上述したプロセスチャンバ２０２を備える基板処理装置１０を用いて製造される基板処理工程について説明する。

（発明者等の得た知見）
まず、発明者の得た知見について説明する。

上述の基板処理装置１０などを用いたプラズマを用いたプロセスでは、例えば所定の特性を有する薄膜を得るためにウエハ２００に対して高いプラズマ密度でプラズマ照射する場合等に、ウエハ２００の表面に電荷が溜まる現象（以下、チャージアップ）が発生しうる。このとき、ウエハ２００の表面にチャージアップが発生したとき、ウエハ２００にダメージが生じる可能性がある。

具体的には、ウエハ２００上に形成した絶縁膜、ウエハ２００に形成されたトランジスタ、ウエハ２００上の層間絶縁膜に設けられた配線等にチャージアップが発生することによって、ウエハ２００上に形成された絶縁膜の絶縁破壊、ウエハ２００に形成されたトランジスタの破壊、または層間絶縁膜に設けられた配線間における層間絶縁膜の絶縁破壊等のダメージが生じる可能性がある。以下において、ウエハ２００の表面に生じたチャージアップを起因としたウエハ２００へのダメージを総称して「チャージアップダメージ」という。

特に薄膜形成工程の初期段階のように、ウエハ２００の表面が薄膜で一様に覆われる前の状態において、ウエハ２００にチャージアップダメージが生じ易い。例えば、ウエハ２００の上に薄膜が疎らに形成され始める段階において、ウエハ２００にチャージアップダメージが生じうる。

例えば、基板処理を行うウエハ２００の表面に抵抗が互いに異なる複数の領域が形成されている場合等において、薄膜形成工程の初期段階に、プラズマによってチャージアップダメージが生じる可能性がある。具体的には、例えば、ウエハ２００の上の一部に絶縁膜が予め形成されウエハ２００の他の部分が露出している場合（ＬＯＣＯＳ法等によるＳｉＮ膜形成時等）、基板処理を行うウエハ２００の一部のみに不純物の拡散領域が形成されている場合、ウエハ２００の上にゲート絶縁膜を介してゲート電極等が形成されている場合、層間絶縁膜の一部に配線またはビアが形成されている場合等が考えられる。このとき、チャージアップにより抵抗が低い部分と抵抗が高い部分との間に強い電界が生じうる。このように、処理対象のウエハ２００の構造に起因して、チャージアップダメージが生じる可能性がある。

また、本実施形態のような基板処理装置１０では、サセプタ２１７の回転によって、ウエハ２００がプラズマ生成部２０６の直下を周期的に通過する。ウエハ２００の面内に照射されるプラズマの状態はサセプタ２１７の回転に伴って変化しうる。すなわち、装置構成に起因して、ウエハの面内に照射されるプラズマの電位等の分布が生じ易い。このようにウエハ２００の面内に照射されるプラズマの電位等の分布があるとき、電位が高い部分と、電位が低い部分と、の間においてウエハ２００の表面に沿った方向に電流が流れうる。このように、本実施形態のような基板処理装置１０の構成に起因して、チャージアップダメージが生じる可能性がある。

この課題を解決するために、上記した基板処理装置１０を用い、例えばウエハ２００にチャージアップダメージが生じないように低いプラズマ密度で第２ガスのプラズマをウエハ２００に対して照射し続けることによって、ウエハ２００上に薄膜を形成することが考えられる。しかしながら、この場合では、例えば形成される薄膜は第２ガスに含まれる第２元素を所定の組成比で含有せず、また第１ガスから脱離されずに残った有機基またはその一部（例えばＣ）等を多く含有する薄膜が形成されてしまう可能性がある。

そこで、本発明者等は、鋭意研究の結果、以下のような処理を行うことにより、上記課題を解決することができることを見出した。

本実施形態では、第１工程において、低いプラズマ密度を有するプラズマによってウエハ２００の上に第１層を形成する。第１工程において、ウエハ２００の表面が第１層によって一様に覆われる。次に第２工程において、高いプラズマ密度を有するプラズマによって第１層を改質する。これにより、ウエハ２００の表面を第１層によってプラズマによるチャージアップダメージから保護した状態とし、次に、第１層を改質し、所望の特性を有する強固な薄膜を得ることができる。以下で説明する基板処理工程は、本発明者等の上記知見に基づくものである。

（本実施形態に係る基板処理工程の詳細）
次に、図６から図１０を用い、第１実施形態に係る基板処理工程について説明する。図６は、本実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図である。図７は、本実施形態に係る第１工程のフロー図である。図８は、本実施形態に係る第２工程のフロー図である。図９は、本実施形態に係る第３工程のフロー図である。図１０は、本実施形態に係る基板処理シーケンスにおける各部の動作タイミングを示す図である。なお、図１０において、各ガスの動作タイミングとは、処理室２０１内への各ガスの供給タイミングを示している。また、図１０において、「不活性ガス」の供給タイミングは、主に第１パージ領域２０４ａ内または第２パージ領域２０４ｂ内に供給される不活性ガスの供給タイミングを示している。以下の説明において、基板処理装置１０のプロセスチャンバ２０２の構成各部の動作は、コントローラ３００により制御される。

ここでは、第１ガスとしてＢＴＢＡＳガスを用い、第２ガスとしてアンモニア（ＮＨ_３）ガスを用い、ウエハ２００上に薄膜としてシリコン窒化膜を形成する例について説明する。

例えば、ウエハ２００上には、予め所定のパターンが形成された導電膜又は所定の膜が形成されていてもよい。

（基板搬入・載置工程Ｓ１０２）
例えば、最大２５枚のウエハ２００が収納されたポッド１００が、工程内搬送装置によって搬送され、ロードポート１０５の上に載置される。ポッド１００のキャップ１００ａがポッドオープナ１０８によって取り外され、ポッド１００の基板出し入れ口が開放される。第２ウエハ移載機１２４は、ポッド１００からウエハ２００をピックアップして、ノッチ合わせ装置１０６上へ載置する。ノッチ合わせ装置１０６はウエハ２００の位置調整を行う。第２ウエハ移載機１２４は、ウエハ２００をノッチ合わせ装置１０６から大気圧の状態の予備室１２２内に搬入する。ゲートバルブ１２８が閉じられ、予備室１２２内が排気装置（図示せず）によって負圧に排気される。

プロセスチャンバ２０２ではサセプタ２１７をウエハ２００の搬送位置まで下降させることにより、サセプタ２１７の貫通孔２１７ａにウエハ突き上げピン２６６を貫通させる。その結果、ウエハ突き上げピン２６６が、サセプタ２１７表面よりも所定の高さ分だけ突出した状態となる。続いて、所定のゲートバルブを開き、第１ウエハ移載機１１２を用いて、処理室２０１内に所定枚数（例えば５枚）のウエハ２００（処理基板）を搬入する。そして、サセプタ２１７の図示しない回転軸を中心として、各ウエハ２００が重ならないように、サセプタ２１７の回転方向に沿って載置する。これにより、ウエハ２００は、サセプタ２１７の表面から突出したウエハ突き上げピン２６６上に水平姿勢で支持される。

処理室２０１内にウエハ２００を搬入したら、第１ウエハ移載機１１２をプロセスチャンバ２０２の外へ退避させ、所定のゲートバルブを閉じて反応容器２０３内を密閉する。その後、サセプタ２１７を上昇させることにより、サセプタ２１７に設けられた各ウエハ載置部２１７ｂ上にウエハ２００を載置する。

なお、ウエハ２００を処理室２０１内に搬入する際には、排気系により処理室２０１内を排気しつつ、不活性ガス供給系から処理室２０１内に不活性ガスとしてのＮ_２ガスを供給することが好ましい。すなわち、真空ポンプ２４６を作動させＡＰＣバルブ２４３を開けることにより処理室２０１内を排気した状態で、少なくとも第１不活性ガス供給系のバルブ２３４ｄを開けることにより、処理室２０１内にＮ_２ガスを供給することが好ましい。これにより、処理室２０１内へのパーティクルの侵入や、ウエハ２００上へのパーティクルの付着を抑制することが可能となる。なお、さらに第２不活性ガス供給系及び第３不活性ガス供給系から不活性ガスを供給してもよい。また、真空ポンプ２４６は、少なくとも基板搬入・載置工程（Ｓ１０２）から後述する基板搬出工程（Ｓ１０６）が終了するまでの間は、常に作動させた状態とする。

ウエハ２００をサセプタ２１７の上に載置する際は、サセプタ２１７の内部に埋め込まれたヒータ２１８に電力を供給し、ウエハ２００の表面が所定の温度となるよう制御される。ウエハ２００の温度は、例えば室温以上７００℃以下であり、好ましくは、室温以上であって２００℃以下である。この際、ヒータ２１８の温度は、温度センサ２７４により検出された温度情報に基づいてヒータ２１８への通電具合を制御することによって調整される。また、ヒータ２１８は、少なくとも基板搬入・載置工程（Ｓ１０２）から後述する基板搬出工程（Ｓ１０６）が終了するまでの間は、常に通電させた状態とする。

なお、シリコンで構成されるウエハ２００の加熱処理では、表面温度を７５０℃以上にまで加熱すると、ウエハ２００の表面に形成されたソース領域やドレイン領域等の不純物がさらに拡散し、回路特性が劣化し、半導体デバイスの性能が低下してしまう場合がある。ウエハ２００の温度を上述のように制限することにより、ウエハ２００の表面に形成されたソース領域やドレイン領域における不純物の拡散、回路特性の劣化、半導体デバイスの性能の低下を抑制できる。

（薄膜形成工程Ｓ１０４）
薄膜形成工程Ｓ１０４では、基板に対してＢＴＢＡＳガスおよびプラズマ状態のアンモニア（ＮＨ_３）ガスを交互に供給して、ウエハ２００上に薄膜としてＳｉＮ膜を形成する。

（サセプタ回転開始Ｓ２０２）
まず、ウエハ２００が各ウエハ載置部２１７ｂに載置されたら、回転機構２６７によってサセプタ２１７の回転を開始する。この際、サセプタ２１７の回転速度はコントローラ３００によって制御される。サセプタ２１７の回転速度は例えば１回転／分以上１００回転／分以下である。具体的には、回転速度は、例えば６０回転／分である。サセプタ２１７を回転させることにより、ウエハ２００は、第１処理領域２０１ａ、第１パージ領域２０４ａ、第２処理領域２０１ｂ、第２パージ領域２０４ｂの順に移動を開始する。

（ガス供給開始Ｓ２０４）
ウエハ２００を加熱して所望とする温度に達し、サセプタ２１７が所望とする回転速度に到達したら、バルブ２３２ｄを開けて第１処理領域２０１ａ内にＢＴＢＡＳの供給を開始する。それと併行して、バルブ２３３ｄおよびバルブ２３３ｆを開けて第２処理領域２０１ｂ内にアンモニア（ＮＨ_３）ガスを供給する。なお、ＢＴＢＡＳガスの供給は後述する第２工程Ｓ２０８で一時的に停止される一方で、アンモニアガスの供給は後述する第３工程Ｓ２１０まで継続される。

このとき、ＢＴＢＡＳガスの流量が所定の流量となるように、ＭＦＣ２３２ｃを調整する。なお、ＢＴＢＡＳの供給流量は、例えば１００ｓｃｃｍ以上５０００ｓｃｃｍ以下である。本実施形態では、後述する第３工程Ｓ２１０までＢＴＢＡＳガスを一定流量で流し続ける。

なお、ＢＴＢＡＳガスとともに、第２不活性ガス供給系からキャリアガスとしてＮ_２ガスを流してもよい。

また、アンモニアガスの流量が所定の流量となるように、ＭＦＣ２３３ｃを調整する。なお、アンモニアガスの供給流量は、例えば１００ｓｃｃｍ以上５０００ｓｃｃｍ以下である。本実施形態では、後述する第３工程Ｓ２１０までアンモニアガスを一定流量で流し続ける。

なお、薄膜形成工程Ｓ１０４では、基板搬入・載置工程Ｓ１０２後、継続して、排気部により処理室２０１内が排気されるとともに、不活性ガス供給系から第１パージ領域２０４ａ内および第２パージ領域２０４ｂ内にパージガスとしてのＮ_２ガスが供給されている。

また、ＡＰＣバルブ２４３の弁開度を適正に調整することにより、処理室２０１内の圧力を、所定の圧力とする。

なお、このガス供給開始Ｓ２０４のときから、ウエハ２００の表面上に後述する所定の厚さを有するシリコン（Ｓｉ）含有層が形成され始める。

（第１工程Ｓ２０６）
次に、図１０に示されているように、アンモニアガスの流量が安定したら、プラズマ生成部２０６により、第２処理領域２０１ｂ内にアンモニアガスのプラズマ生成を開始する。言い換えれば、プラズマ生成部２０６の電力供給を開始することによって第２処理領域２０１ｂ内にアンモニアガスのプラズマが着火される。

具体的には、高周波電源２７３から電極２７１に高周波電力を印加するとともに、整合器２７２によりインピーダンスを整合させる。これにより、第２処理領域２０１ｂ内における電極２７１の下方にアンモニアガスのプラズマを生成する。第２処理領域２０１ｂ内には、窒素元素を含む活性種が生成される。

第１工程Ｓ２０６では、以下のようにして、サセプタ２１７の回転によって複数のウエハ２００を、順次、第１処理領域２０１ａと第２処理領域２０１ｂとを所定回数交互に通過させる。

（第１処理領域通過Ｓ３０２）
ウエハ２００が第１処理領域２０１ａを通過するときに、ＢＴＢＡＳガスがウエハ２００に供給される。ウエハ２００表面の上には、ＢＴＢＡＳガスがウエハ２００の上に接触することによって「第１元素含有層」としてのＳｉ含有層が形成される。

ここで「シリコン（Ｓｉ）含有層」は、シリコン原子、ＢＴＢＡＳガスが分解されたことによるＢＴＢＡＳガスの分子の一部、およびＢＴＢＡＳガスの分子等のいずれか、またはこれらの結合分子を含み、１原子層未満の厚さから数原子層程度の厚さを有する層のことである。

「Ｓｉ含有層」とは、例えばシリコン（Ｓｉ）を含む連続的な層の他、不連続な層や、これらが重なってできる薄膜をも含む総称である。シリコンを含む連続的な層を薄膜という場合もある。なお、１原子層未満の厚さの層とは不連続に形成される原子層のことを意味しており、１原子層の厚さの層とは連続的に形成される原子層のことを意味している。ウエハ２００上に形成されるＳｉ含有層の厚さが数原子層を超えると、アンモニアガスのプラズマ照射による改質の作用がＳｉ含有層の全体に届かなくなる。また、ウエハ２００上に形成可能なＳｉ含有層の厚さの最小値は１原子層未満である。よって、Ｓｉ含有層の厚さは１原子層未満から数原子層程度とするのが好ましい。

Ｓｉ含有層は、例えば、処理室２０１内の圧力、ＢＴＢＡＳガスの流量、サセプタ２１７の温度、第１処理領域２０１ａの通過にかかる時間（第１処理領域２０１ａでの処理時間）等に応じて、所定の厚さ及び所定の分布で形成される。

（第１パージ領域通過Ｓ３０４）
次に、ウエハ２００は、第１処理領域２０１ａを通過した後に、サセプタ２１７の回転方向Ｒに移動して第１パージ領域２０４ａに移動する。ウエハ２００が第１パージ領域２０４ａを通過するときに、第１処理領域２０１ａにおいてウエハ２００等に強固な結合を形成できなかったシリコン原子等、またはＢＴＢＡＳガスが、不活性ガスとしてのＮ_２ガスによってウエハ２００上から除去される。

（第２処理領域通過Ｓ３０６）
次に、ウエハ２００は、第１パージ領域２０４ａを通過した後に、サセプタ２１７の回転方向Ｒに移動して第２処理領域２０１ｂに移動する。ウエハ２００が第２処理領域２０１ｂを通過するときに、第２処理領域２０１ｂでは、Ｓｉ含有層がアンモニアガスのプラズマによって改質される。

ここで、Ｓｉ含有層がアンモニアガスのプラズマによって改質されることにより、ウエハ２００の上には、例えばシリコン元素および窒素元素を含有する層が形成される。以下、第２処理領域２０１ｂを通過することによって形成される層、例えばシリコン元素および窒素元素を含有する層を、単に「改質層」とする。

「改質層」は、例えば、連続的又は不連続的に形成されたＳｉ含有層の上に、Ｓｉ含有層中のシリコン原子等と結合して、連続的又は不連続的に並んだ窒素原子、窒素分子またはアンモニア分子を含有する層や、連続的又は不連続的に形成されたＳｉ含有層の中に、Ｓｉ含有層中のシリコン原子等と結合した窒素原子、窒素分子またはアンモニア分子を含有する層等のことである。

改質層は、例えば、反応容器２０３内の圧力、アンモニアガスの流量、サセプタ２１７の温度、プラズマ生成部２０６の電力供給具合等に応じて、所定の厚さ、所定の分布、Ｓｉ含有層に対する所定の窒素原子等の侵入深さで形成される。

以下において、改質層の上に形成されたＳｉ含有層がさらに改質されるとき、例えば、改質層の上にさらに改質層が積層して形成されるとして説明する。なお、改質層の上に形成されたＳｉ含有層がさらに改質されるときは、下側に位置する改質層と上側に積層される改質層との界面が形成されない場合や、窒素原子等が上側に積層される改質層を超えて下側に位置する改質層に侵入する場合を含む。

なお、Ｓｉ含有層がアンモニアガスのプラズマによって改質されるとき、アンモニアガスのプラズマは、Ｓｉ含有層に含まれていたブチル基等の有機基またはその一部等に由来する炭素元素、窒素元素等を含む不純物を脱離する。

ここで、第１工程Ｓ２０６において、ウエハ２００に対して照射されるプラズマは、第１プラズマ密度を有する。第１工程Ｓ２０６における「第１プラズマ密度」は、例えば、ウエハ２００にチャージアップダメージが生じないプラズマ密度である。具体的には、「第１プラズマ密度」とは、例えば以下のようなプラズマ密度の範囲のことである。

例えば、第１工程Ｓ２０６において、第１プラズマ密度を、プラズマ生成部２０６の電力供給によりアンモニアガスのプラズマの生成を維持することが可能な最低のプラズマ密度以上とする。

また、例えば、上述のように改質層がウエハ２００の上に強固に結合するように、第１工程Ｓ２０６において、第１プラズマ密度を、アンモニアガスのプラズマによって形成される改質層が第２パージ領域２０４ｂ内におけるＮ_２ガスのフローによってウエハ２００上から脱離しない（剥離しない）プラズマ密度以上とする。

また、例えば、第１工程Ｓ２０６において、第１プラズマ密度を、ウエハ２００の上に溜まった電荷によって生じる電界が例えばウエハ２００の上に形成された絶縁膜等が絶縁破壊しない最大耐圧となるときのプラズマ密度以下とする。

また、例えば、第１工程Ｓ２０６において、第１プラズマ密度を、第２処理領域２０１ｂを通過するときにウエハ２００の上に蓄積される電荷量が、再度、第２処理領域２０１ｂに戻ってくるまでの間に自然に消失される最大量となるときのプラズマ密度以下とする。

具体的には、第１プラズマ密度は、例えば、１０^１０個／ｃｍ^３以上１０^１１個／ｃｍ^３以下である。

図１０に示されているように、例えば、プラズマ密度を第１プラズマ密度となるように、プラズマ生成部２０６に供給する電力を制御する。例えば、プラズマ密度が第１プラズマ密度となるように、プラズマ生成部２０６の供給電力を第１電力Ｐ_１に設定する。具体的には、第１電力Ｐ_１は、例えば、１００Ｗ以上１０００Ｗ以下である。

これにより、プラズマ密度を上記した範囲とすることにより、ウエハ２００の表面に蓄積する電荷量を低減することができる。すなわち、第１工程Ｓ２０６において、プラズマのチャージアップの発生を抑制することができる。または、第１工程Ｓ２０６において仮にチャージアップが発生した場合であっても、ウエハ２００にチャージアップダメージが発生することを抑制することができる。

（第２パージ領域通過Ｓ３０８）
次に、ウエハ２００は、第２処理領域２０１ｂを通過した後に、サセプタ２１７の回転方向Ｒに移動して第２パージ領域２０４ｂに移動する。ウエハ２００が第２パージ領域２０４ｂを通過するときに、第２処理領域２０１ｂにおいてウエハ２００等に強固な結合を形成できなかった窒素原子等、または窒素元素を含む分子が、不活性ガスとしてのＮ_２によってウエハ２００上から除去される。

（判定Ｓ３１０）
この間、コントローラ３００は、上記１サイクルを所定回数（ｋ_１回とする）実施したか否かを判定する。具体的には、コントローラ３００は、サセプタ２１７の回転数をカウントする。

上記１サイクルをｋ_１回実施していないとき（Ｓ３１０でＮｏの場合）、さらにサセプタ２１７の回転を継続させて、ＢＴＢＡＳガスの供給Ｓ３０２、Ｎ_２ガスの供給Ｓ３０４、プラズマ状態とされたアンモニアガスの供給Ｓ３０６、Ｎ_２ガスの供給Ｓ３０８、のサイクルを繰り返す。

上記１サイクルをｋ_１回実施したとき（Ｓ３１０でＹｅｓの場合）、第１工程Ｓ２０６を終了する。バルブ２３２ｄを閉じ、第１処理領域２０１ａ内へのＢＴＢＡＳガスの供給を停止する。このように、第１工程Ｓ２０６において上記１サイクルをｋ_１回実施することにより、ウエハ２００の上に改質層を積層して第１層を形成する。

第１工程Ｓ２０６において、ウエハ２００の全面に少なくともシリコン元素を含有する第１層を形成する。すなわち、第１工程Ｓ２０６において、処理対象のウエハ２００の構造を含めたウエハ２００の表面が第１層によって一様に覆われる。

なお、第１工程Ｓ２０６では、ウエハ２００に照射されるプラズマ密度は上記範囲のように低いため、ウエハ２００の上に形成される第１層には、少ない量しか窒素元素が取り込まれなかったり、アンモニアガス由来の窒素原子が全く取り込まれなかったり、窒素元素の弱い結合しか形成されなかったりする可能性がある。また、第１工程Ｓ２０６では、第１層には、アンモニアガスのプラズマによって脱離されなかったブチル基等の有機基またはその一部等に由来する炭素元素、窒素元素等を含む不純物が残留する可能性がある。しかしながら、第１工程Ｓ２０６において第１層は、後述する第２工程Ｓ２０８において高いプラズマ密度を有するプラズマによって改質される。

ここで、第１層の厚さは、ウエハ２００の表面をチャージアップダメージから保護する厚さである。具体的には、上記１サイクルをｋ_１回実施することにより、第１層の厚さを例えば以下のような範囲とする。

第１層の厚さは、例えば、後述する第２工程Ｓ２０８において照射するプラズマ中のイオンや電子がウエハ２００表面等に達する厚さよりも厚い。一方、第１層の厚さは、例えば、後述する第２工程Ｓ２０８におけるプラズマ照射によって第１層の深部のウエハ２００表面に近い側の部分が改質されなくなる厚さ未満である。

具体的には、第１層の厚さは、例えば、１ｎｍ以上１０ｎｍ未満である。

以上のように、第１工程Ｓ２０６では、低いプラズマ密度を有するプラズマによってウエハ２００上に第１層を形成する。これにより、第１工程Ｓ２０６の後に照射されるプラズマから、ウエハ２００の表面等を保護することができる。

（第２工程Ｓ２０８）
第２工程Ｓ２０８では、以下のようにして、サセプタ２１７の回転によって複数のウエハ２００を順次第１処理領域２０１ａと第２処理領域２０１ｂとを所定回数交互に通過させる。

（第１処理領域通過Ｓ４０２）
バルブ２３５ｄを開けまたはバルブ２３５ｄを開けた状態に維持することにより、ＢＴＢＡＳの供給が停止した第１処理領域２０１ａ内に不活性ガスとしてのＮ_２を供給する。ウエハ２００が第１処理領域２０１ａを通過するときに、Ｎ_２ガスがウエハ２００に供給される。すなわち、第１処理領域２０１ａは、パージ領域として機能する。ウエハ２００にはＳｉ含有層が形成されずに、第１処理領域２０１ａを通過する。

（第２処理領域通過Ｓ４０６）
次に、ウエハ２００が第１パージ領域通過Ｓ４０４後に第２処理領域２０１ｂを通過するときに、第２処理領域２０１ｂでは、Ｓｉ含有層がアンモニアガスのプラズマによって改質される。

第２工程Ｓ２０８では、プラズマ生成部２０６によって、第１プラズマ密度よりも高い第２プラズマ密度を有するアンモニアガスのプラズマをウエハ２００に照射する。これにより、アンモニアのプラズマにより、第１層を改質する。

ここで、第２工程Ｓ２０８における「第２プラズマ密度」は、例えば、第１層の全体を十分に改質することが可能なプラズマ密度である。具体的には、第２プラズマ密度は、例えば、１０^１０個／ｃｍ^３以上１０^１２個／ｃｍ^３以下である。

図１０に示されているように、例えば、プラズマ密度を第２プラズマ密度となるように、プラズマ生成部２０６に供給する電力を制御する。例えば、プラズマ密度が第２プラズマ密度となるように、プラズマ生成部２０６の供給電力を第１電力Ｐ_１よりも高い第２電力Ｐ_２に設定する。具体的には、第２電力Ｐ_２は、例えば、１００Ｗ以上５０００Ｗ以下である。

第２工程Ｓ２０８では、ウエハ２００の表面が第１層によって一様に覆われていることにより、ウエハ２００にチャージアップダメージを生じさせることなく、プラズマ密度の高いプラズマをウエハ２００に対して照射することができる。

また、プラズマ生成部２０６により第１プラズマ密度よりも高い第２プラズマ密度を有するプラズマをウエハ２００に照射することにより、第１層中における窒素元素の含有率を上昇させることができる。すなわち、第１層を窒素元素が密の状態とすることで硬質の層に改質することができる。また、第１層中に残留したブチル基等の有機基またはその一部等に由来する炭素元素、窒素元素等を含む不純物を脱離させることができる。

（第２パージ領域通過Ｓ４０８）
次に、ウエハ２００は、第２処理領域２０１ｂを通過した後に、第２パージ領域２０４ｂを通過する。

（判定Ｓ４１０）
この間、コントローラ３００は、上記１サイクルを所定回数（ｋ_２とする）実施したか否かを判定する。具体的には、コントローラ３００は、サセプタ２１７の回転数をカウントする。

上記１サイクルをｋ_２回実施していないとき（Ｓ４１０でＮｏの場合）、さらにサセプタ２１７の回転を継続させて、第１処理領域２０１ａの通過Ｓ４０２、Ｎ_２ガスの供給Ｓ４０４、プラズマ状態とされたアンモニアガスの供給Ｓ４０６、Ｎ_２ガスの供給Ｓ４０８、のサイクルを繰り返す。

上記１サイクルをｋ_２回実施したとき（Ｓ４１０でＹｅｓの場合）、第２工程Ｓ２０８を終了する。このように、第２工程Ｓ２０８において上記１サイクルをｋ_２回実施することにより、第１層を所定の特性を有する状態に改質する。

ここで、第２工程Ｓ２０８において上記１サイクルを実施する回数（ｋ_２回）が多いほど、第１層は改質されていく。すなわち、第１層の改質具合は、上記１サイクルを実施する回数（ｋ_２回）にも依存する。具体的には、上記１サイクルをｋ_２回実施することにより、第１層を例えば以下のような状態とする。

上記１サイクルをｋ_２回実施することにより、例えば、第１層を、第２プラズマ密度を有するプラズマによって改質され難くなった状態とする。好ましくは、例えば、第１層を、第２プラズマ密度を有するプラズマによって、これ以上改質されなくなった飽和状態とする。

具体的には、例えば、第１層を、第１層中における窒素元素の含有率が所定値となった状態とする。好ましくは、例えば、第１層を、第１層中における窒素元素が飽和した状態とする。

また、例えば、第１層を、第２プラズマ密度を有するプラズマによって、第１層中における残留したメチル基等の有機基や、ＢＴＢＡＳガスの不純物に由来する臭素元素、炭素元素、窒素元素等を含む不純物が所定の含有率まで脱離された状態とする。好ましくは、例えば、第１層を、第１層中における残留したメチル基等の有機基や、ＢＴＢＡＳガスの不純物に由来する臭素元素、炭素元素、窒素元素等を含む不純物が、第２プラズマ密度を有するプラズマによって脱離させることができる最低の含有率（不純物レベル）まで脱離された状態とする。

以上のように、第２工程Ｓ２０８では、ウエハ２００の表面が第１層によって一様に覆われていることにより、ウエハ２００にチャージアップダメージを生じることを抑制しつつ、高いプラズマ密度を有するプラズマをウエハ２００に対して照射することができる。これにより、所定の特性を有する強固な第１層に改質することができる。

（第３工程Ｓ２１０）
次に、図１０に示されているように、第２工程Ｓ２０８の後に、バルブ２３２ｄを開け、第１処理領域２０１ａ内へのＢＴＢＡＳガスの供給を再開する。このとき、例えば、第１処理領域２０１ａ内へのＢＴＢＡＳガスの供給を再開するとともに、バルブ２３５ｄを開けた状態に維持して、第１処理領域２０１ａ内にキャリアガスとしての不活性ガスとしてのＮ_２ガスを供給する。

第３工程Ｓ２１０では、以下のようにして、サセプタ２１７の回転によって複数のウエハ２００を順次第１処理領域２０１ａと第２処理領域２０１ｂとを所定回数交互に通過させる。ウエハ２００が第１処理領域２０１ａを通過するときに、ＢＴＢＡＳガスがウエハ２００に供給される。第１層の上には、ＢＴＢＡＳガスが第１層の上に接触することによってＳｉ含有層が形成される（第１処理領域通過Ｓ５０２）。次に、ウエハ２００が第１パージ領域通過Ｓ５０４後に第２処理領域２０１ｂを通過するときに、第２処理領域２０１ｂでは、第１層の上に形成されたＳｉ含有層がアンモニアガスのプラズマによって改質される（第２処理領域通過Ｓ５０６）。

第３工程Ｓ２１０では、プラズマ生成部２０６によって、第１プラズマ密度よりも高い第３プラズマ密度を有するアンモニアガスのプラズマをウエハ２００に照射する。これにより、アンモニアのプラズマにより、第１層の上に形成されたＳｉ含有層を改質する。すなわち、第１層の上にさらに改質層が積層される。

ここで、第３工程Ｓ２１０では、第１工程Ｓ２０６で形成される第１層と異なり、追加の改質処理を必要とせず、直接的に所定の特性を有する改質層を形成する。第３工程Ｓ２１０における「第３プラズマ密度」は、例えば、第１工程Ｓ２０６で形成される改質層の窒素元素の含有率よりも高い窒素元素の含有率を有する改質層を形成するプラズマ密度である。ここでは、第３プラズマ密度は、例えば第２プラズマ密度と等しい。具体的には、第３プラズマ密度は、例えば、１０^１０個／ｃｍ^３以上１０^１２個／ｃｍ^３以下である。

図１０に示されているように、例えば、プラズマ密度を第３プラズマ密度となるように、プラズマ生成部２０６に供給する電力を制御する。例えば、プラズマ密度が第３プラズマ密度となるように、プラズマ生成部２０６の供給電力を第１電力Ｐ_１よりも高い第３電力に設定する。ここでは、第３電力は、例えば第２電力Ｐ_２と等しい。具体的には、第３電力は、例えば、１００Ｗ以上５０００Ｗ以下である。

第３工程Ｓ２１０では、ウエハ２００の表面が第１層によって一様に覆われていることにより、ウエハ２００にチャージアップダメージを生じさせることなく、プラズマ密度の高いプラズマをウエハ２００に対して照射することができる。

また、プラズマ生成部２０６により第１プラズマ密度よりも高い第３プラズマ密度を有するプラズマをウエハ２００に照射することにより、第１層の上に形成される改質層の窒素元素の含有率を当初から高くすることができる。すなわち、第１層の上に、窒素元素が密の状態の硬質の改質層を形成することができる。また、第１層の上に形成されるＳｉ含有層中に残留したメチル基等の有機基や、ＢＴＢＡＳガスの不純物に由来する臭素元素、炭素元素、窒素元素等を含む不純物を脱離させることができる。

また、第３工程Ｓ２１０では、プラズマ生成部２０６により第１プラズマ密度よりも高い第３プラズマ密度を有するプラズマをウエハ２００に照射することにより、第２層の成膜速度を第１工程Ｓ２０６における第１層の成膜速度よりも高くすることができる。これにより、ウエハ２００にチャージアップダメージを生じさせることなく、所定の膜厚を有する薄膜を短期間で形成することができる。したがって、基板処理工程のスループットが向上し、半導体装置の生産効率が向上する。

（判定Ｓ５１０）
この間、コントローラ３００は、上記１サイクルを所定回数（ｋ_３とする）実施したか否かを判定する。

上記１サイクルをｋ_３回実施していないとき（Ｓ５１０でＮｏの場合）、さらにＢＴＢＡＳガス供給Ｓ５０２、Ｎ_２ガスの供給Ｓ５０４、プラズマ状態とされたアンモニアガスの供給Ｓ５０６、Ｎ_２ガスの供給Ｓ５０８、のサイクルを繰り返す。

上記１サイクルをｋ_３回実施したとき（Ｓ５１０でＹｅｓの場合）、第３工程Ｓ２１０を終了する。このとき、プラズマ生成部２０６の電力供給を停止する。

このように、第３工程Ｓ２１０において上記１サイクルをｋ_３回実施することにより、第１層の上にシリコン元素および窒素元素を含有する第２層が形成される。これにより、第１層および第２層を有する所定の膜厚の薄膜が形成される。なお、第１層と第２層との間には、必ずしも界面が形成されなくてもよい。

ここで、第１層の厚さは、上述のようにウエハ２００の表面をチャージアップダメージから保護する厚さである一方で、第２層の厚さは、例えば最終的に形成される薄膜の所定の厚さに合わせて調整される。例えば、第３工程Ｓ２１０におけるＢＴＢＡＳガスがウエハ２００に供給される回数、すなわち、サイクル回数（ｋ_３回）を、第１工程Ｓ２０６におけるサイクル回数（ｋ_１回）よりも多くする。このように、第１層の厚さをチャージアップダメージを抑制するだけの厚さとし、第２層の厚さによって最終的に形成される薄膜の厚さを調整することができる。

以上のように、第３工程Ｓ２１０では、ウエハ２００の表面が改質された強固な第１層によって一様に覆われた状態で第１層の上に第２層が形成される。これにより、ウエハ２００にチャージアップダメージを生じさせることなく、高いプラズマ密度を有するプラズマをウエハ２００に対して照射して、薄膜を形成することができる。また、所定の膜厚を有する薄膜を形成するために多くの回数でプラズマをウエハ２００に対して照射した場合であっても、ウエハ２００にチャージアップダメージを生じさせることがない。

（ガス供給停止Ｓ２１２）
第３工程Ｓ２１０の後、少なくともバルブ２３２ｄ及びバルブ２３３ｄを閉じ、ＢＴＢＡＳガス及びアンモニアガスの第１処理領域２０１ａ及び第２処理領域２０１ｂへの供給を停止する。

（サセプタ回転停止Ｓ２１４）
ガス供給停止Ｓ２１２の後、サセプタ２１７の回転を停止する。以上により、薄膜形成工程Ｓ１０４が終了する。

（基板搬出工程Ｓ１０６）
次に、サセプタ２１７を下降させ、サセプタ２１７の表面から突出させたウエハ突き上げピン２６６上にウエハ２００を支持させる。その後、所定のゲートバルブを開き、第１ウエハ移載機１１２を用いてウエハ２００を反応容器２０３の外へ搬出する。その後、基板処理工程を終了する場合は、不活性ガス供給系から処理室２０１内に不活性ガスとしてのＮ_２ガスを供給することを停止する。

以上により、基板処理工程を終了する。なお、基板処理工程の終了後、クリーニングガス供給系から処理室２０１内にクリーニングガスを供給して、処理室２０１内をクリーニングしてもよい。

（５）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。

（ａ）本実施形態によれば、第１工程Ｓ２０６において、ウエハ２００が第１処理領域２０１ａを通過するときにウエハ２００に対して第１ガスを供給し、ウエハ２００が第２処理領域２０１ｂを通過するときにプラズマ生成部２０６によって第１プラズマ密度を有する第２ガスのプラズマをウエハ２００に対して照射することにより、ウエハ２００の上に第１層（Ｓｉ含有層）を形成する。第１工程Ｓ２０６において、処理対象のウエハ２００の構造によらず、ウエハ２００の表面が第１層によって一様に覆われる。これにより、ウエハ２００の表面をこれ以後のプラズマ処理によるチャージアップダメージから保護することができる。

（ｂ）本実施形態によれば、さらに、第２工程Ｓ２０８において、第１処理領域２０１ａ内への第１ガスの供給を停止するとともに、ウエハ２００が第２処理領域２０１ｂを通過するときにプラズマ生成部２０６によって少なくとも第１プラズマ密度よりも高い第２プラズマ密度を有する第２ガスのプラズマをウエハ２００に対して照射することにより、第１層を改質する。ウエハ２００の表面が第１層によって一様に覆われていることにより、ウエハ２００にチャージアップダメージを生じさせることなく、高いプラズマ密度を有するプラズマをウエハ２００に対して照射することができる。これにより、所定の特性を有する強固な第１層に改質することができる。

（ｃ）本実施形態によれば、第３工程Ｓ２１０において、第１処理領域２０１ａ内への第１ガスの供給を再開するとともに、ウエハ２００が第１処理領域２０１ａを通過するときにウエハ２００に対して第１ガスを供給し、ウエハ２００が第２処理領域２０１ｂを通過するときにプラズマ生成部２０６によって第１プラズマ密度よりも高い第３プラズマ密度を有するアンモニアガスのプラズマをウエハ２００に対して照射することにより、第１層の上にシリコン元素および窒素元素を含有する第２層を形成する。これにより、第１層および第２層を有する薄膜が形成される。第３工程Ｓ２１０では、ウエハ２００の表面が改質された強固な第１層によって一様に覆われた状態で第１層の上に第２層が形成される。これにより、ウエハ２００にチャージアップダメージを生じさせることなく、高いプラズマ密度を有するプラズマをウエハ２００に対して照射して、薄膜を形成することができる。また、厚膜の薄膜を形成するために、多くの回数でプラズマをウエハ２００に対して照射した場合であっても、ウエハ２００にチャージアップダメージを生じさせることがない。

（ｄ）本実施形態によれば、第２工程Ｓ２０８では、第１処理領域２０１ａ内への第１ガスの供給を停止するとともに、第１処理領域２０１ａ内に不活性ガスとしてのＮ_２ガスを供給する。これにより、第１処理領域２０１ａ内に残留した第１ガスが除去される。

（ｅ）本実施形態によれば、第２ガスが含有する第２元素は、例えば窒素である。すなわち、第１工程Ｓ２０６から第３工程Ｓ２１０によって形成される薄膜は、例えばシリコン窒化膜である。ここで、シリコン窒化膜は、シリコン酸化膜を形成する際のプラズマ密度よりも高いプラズマ密度を必要とする。したがって、ウエハ２００がチャージアップダメージを受け易いため、本実施形態は特に有効である。

＜本発明の第２実施形態＞
以下に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、プロセスチャンバが二つのプラズマ生成部を有する点が第１実施形態と異なる。本実施形態では上述の基板処理装置１０を用い、本実施形態のうちその他の構成は第１実施形態と同様である。以下、第１実施形態と異なる要素についてのみ説明し、第１実施形態で説明した要素と実質的に同一の要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。

（１）プロセスチャンバの構成
図１１を用い、本実施形態に係るプロセスチャンバ４０２について説明する。図１１は、本実施形態に係る基板処理装置１０が備えるプロセスチャンバの横断面概略図である。なお、図１１に示すプロセスチャンバのＢ−Ｂ’線断面図が第１実施形態における図４に相当する。

（処理室）
図１１に示されているように、本実施形態に係る第２処理領域は、第１プラズマ生成領域４０１ｂと、第２プラズマ生成領域４０１ｃと、を有している。第２プラズマ生成領域４０１ｃは、例えば、サセプタ２１７の回転方向に沿って第１プラズマ生成領域４０１ｂの隣に設けられている。

処理室２０１内には、中心部から放射状に延びる５枚の仕切板２０５が設けられている。これにより、５枚の仕切板２０５は、処理室２０１を、第１処理領域２０１ａ、第１パージ領域２０４ａ、第１プラズマ生成領域４０１ｂ、第２プラズマ生成領域４０１ｃ、第２パージ領域４０４ｂに仕切るように構成されている。

第１プラズマ生成領域４０１ｂ内には第２ガスが供給され、第２プラズマ生成領域４０１ｃ内には第２ガスが供給されるように構成されている。

ここでは、例えば、第１プラズマ生成領域４０１ｂの面積は、第２プラズマ生成領域４０１ｃの面積と等しい。これにより、第１プラズマ生成領域４０１ｂおよび第２プラズマ生成領域４０１ｃでのウエハ２００の処理時間は、略等しい。また、例えば、第１プラズマ生成領域４０１ｂ、第２プラズマ生成領域４０１ｃ、第２パージ領域４０４ｂを区画するそれぞれの仕切板２０５は、互いに６０°の角度で配置されている。

（処理ガス供給系）
図１１に示されているように、ガス導入部４５０内の第１プラズマ生成領域４０１ｂ側には、第２ガス導入部４５２ａが設けられている。第２ガス導入部４５２ａの第１プラズマ生成領域４０１ｂの側の側壁には、第１プラズマ生成領域４０１ｂに開口する第２ガス噴出口４５５ａが設けられている。

また、ガス導入部４５０内の第２プラズマ生成領域４０１ｃ側には、第３ガス導入部４５２ｂが設けられている。第３ガス導入部４５２ｂの第２プラズマ生成領域４０１ｃの側の側壁には、第２プラズマ生成領域４０１ｃに開口する第３ガス噴出口４５５ｂが設けられている。

反応容器２０３の第１プラズマ生成領域４０１ｂおよび第２プラズマ生成領域４０１ｃにおける天井部には、それぞれ第１プラズマ生成部側ガス導入部（不図示）および第２プラズマ生成部側ガス導入部（不図示）が設けられている。

第１プラズマ生成部側ガス導入部および第２プラズマガス生成部側ガス導入部の下端は、それぞれ後述する第１プラズマ生成部４０６ａおよび第２プラズマ生成部４０６ｂの上部に接続されている。第１プラズマ生成部４０６ａおよび第２プラズマ生成部４０６ｂには、それぞれガス導入路およびガス噴出口が設けられている。これにより、第１プラズマ生成部４０６ａおよび第２プラズマ生成部４０６ｂは、プラズマを生成する際にそれぞれ第１プラズマ生成領域４０１ｂ内および第２プラズマ生成領域４０１ｃに第２ガスを供給するよう構成されている。

図示していないが、第２プラズマ生成領域４０１ｃ内に第２ガスを供給する第３ガス供給系は、例えば以下のように、第１プラズマ生成領域４０１ｂ内に第２ガスを供給する第２ガス供給系とは別に設けられている。第３ガス供給系は、第２ガス供給系と同様の構成を備えている。

図示していないが、第３ガス導入部４５２ｂの上端には、第２ガス供給管２３３ａとは異なる第３ガス供給管の下流端が接続されている。第３ガス供給管には、上流方向から順に、第３ガス供給源、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）、及び開閉弁であるバルブが設けられている。

また、第３ガス供給管のバルブよりも下流側には、第２プラズマ生成部４０６ｂ側の第３ガス供給管の上流端が接続されている。第２プラズマ生成部側ガス導入部の上端には、第２プラズマ生成部４０６ｂ側の第３ガス供給管の下流端が接続されている。第３ガス供給管には、第２プラズマ生成部４０６ｂ側の開閉弁であるバルブが設けられている。

第１実施形態と同様に、主に、第２ガス供給管２３３ａ、ＭＦＣ２３３ｃ、バルブ２３３ｄ、第２ガス導入部４５２ａ及び第２ガス噴出口４５５ａ、第２ガス供給管２３３ｅ、バルブ２３３ｆにより、第２ガス供給系が構成される。なお、第２ガス供給源２３３ｂ及び第１プラズマ生成部４０６ａ内のガス導入路及びガス噴出口を、第２ガス供給系に含めて考えてもよい。

一方で、主に、第３ガス供給管、ＭＦＣ、バルブ、第３ガス導入部４５２ｂ及び第３ガス噴出口４５５ｂ、第２プラズマ生成部４０６ｂ側の第３ガス供給管、第２プラズマ生成部４０６ｂ側のバルブにより、第３ガス供給系が構成される。なお、第３ガス供給源及び第２プラズマ生成部４０６ｂ内のガス導入路及びガス噴出口を、第３ガス供給系に含めて考えてもよい。

（不活性ガス供給系）
図示していないが、第２プラズマ生成領域４０１ｃ内にキャリアガスとしての不活性ガスを供給する第３不活性ガス供給系は、例えば以下のように、第１プラズマ生成領域４０１ｂ内に不活性ガスを供給する第２不活性ガス供給系とは別に設けられている。第３不活性ガス供給系は、第２不活性ガス供給系と同様の構成を備えている。

図示していないが、第３ガス供給管のバルブよりも下流側には、第４不活性ガス供給管の下流端が接続されている。第４不活性ガス供給管には、上流方向から順に、不活性ガス供給源、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）、及び開閉弁であるバルブが設けられている。

第４不活性ガス供給管からは、不活性ガスが、ＭＦＣ、バルブ、第３ガス供給管、第３ガス導入部４５２ｂ及び第３ガス噴出口４５５ｂ、又は第３ガス供給管、バルブ、第２プラズマ生成部４０６ｂ内のガス導入路及びガス噴出口を介して、第２プラズマ生成領域４０１ｃ内に供給される。第２プラズマ生成領域４０１ｃ内に供給される不活性ガスは、薄膜形成工程（Ｓ１０４）ではキャリアガス或いは希釈ガスとして作用する。

第１実施形態と同様に、主に、第３不活性ガス供給管２３６ａ、ＭＦＣ２３６ｃ及びバルブ２３６ｄにより第３不活性ガス供給系が構成される。なお、不活性ガス供給源２３６ｂ、第２ガス供給管２３３ａ、第２ガス導入部４５２ａ、第２ガス噴出口４５５ａ、第２ガス供給管２３３ｅ、バルブ２３３ｆ、第１プラズマ生成部４０６ａ内のガス導入路及びガス噴出口を、第３不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。

一方で、主に、第４不活性ガス供給管、ＭＦＣ及びバルブにより第４不活性ガス供給系が構成される。なお、不活性ガス供給源、第２ガス供給管、第３ガス導入部４５２ｂ、第３ガス噴出口４５５ｂ、第３ガス供給管、バルブ、第２プラズマ生成部４０６ｂ内のガス導入路及びガス噴出口を、第４不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。

（プラズマ生成部）
本実施形態のプラズマ生成部は、第１プラズマ生成領域４０１ｂ内に少なくとも一部が設けられた第１プラズマ生成部４０６ａと、第２プラズマ生成領域４０１ｃ内に少なくとも一部が設けられた第２プラズマ生成部４０６ｂと、を有する。第１プラズマ生成部４０６ａは第１プラズマ生成領域４０１ｂ内に第２ガスのプラズマを生成するよう構成され、第２プラズマ生成部４０６ｂは、第２プラズマ生成領域４０１ｃ内に第２ガスのプラズマを生成するよう構成されている。

第１プラズマ生成領域４０１ｂ内の上方には、第１プラズマ生成部４０６ａの少なくとも一部を構成する電極２７１が設けられている。第１プラズマ生成部４０６ａは、第１プラズマ生成領域４０１ｂ内に第２ガスのプラズマを生成するよう構成されている。

また、第２プラズマ生成領域４０１ｃ内の上方には、第２プラズマ生成部４０６ｂの少なくとも一部を構成する電極が設けられている。第２プラズマ生成部４０６ｂは、第２プラズマ生成領域４０１ｃ内に第２ガスのプラズマを生成するよう構成されている。

第１プラズマ生成部４０６ａの電極２７１には、整合器２７２を介して、高周波電源２７３が接続されている。一方、第２プラズマ生成部４０６ｂの電極（不図示）には、例えば、第１プラズマ生成部４０６ａとは異なる整合器（不図示）を介して、第１プラズマ生成部４０６ａとは異なる高周波電源（不図示）が接続されている。

主に、電極２７１により、第１プラズマ生成部４０６ａが構成される。なお、整合器２７２および高周波電源２７３を第１プラズマ生成部４０６ａに含めて考えてもよい。また、主に、第２プラズマ生成領域４０１ｃ内に設けられた電極により、第２プラズマ生成部４０６ｂが構成される。なお、整合器および高周波電源を第２プラズマ生成部４０６ｂに含めて考えてもよい。

このように、第２プラズマ生成部４０６ｂが第１プラズマ生成部４０６ａとは別に設けられていることにより、第１工程から第２工程に移行するとき等のようにプラズマ密度を変化させるときに、インピーダンスを調整する時間を短くすることができる。

ここで、第２プラズマ生成部４０６ｂは、例えば、第１プラズマ生成部４０６ａによって生成されるプラズマよりも高いプラズマ密度を有するプラズマを生成できるよう構成されている。

例えば、第２プラズマ生成部４０６ｂに供給可能な最大電力は、第１プラズマ生成部４０６ａに供給可能な最大電力よりも大きい。具体的には、例えば、第２プラズマ生成部４０６ｂの高周波電源の出力可能電力は、第１プラズマ生成部４０６ａの高周波電源２７３の出力可能電力よりも高い。

また、例えば、第２プラズマ生成部４０６ｂの電極サイズは、第１プラズマ生成部４０６ａの電極サイズよりも大きい。または、例えば、第２プラズマ生成部４０６ｂは、第１プラズマ生成部４０６ａよりもウエハ２００表面に近い位置に設けられている。

このようにして、第２プラズマ生成部４０６ｂは、第１プラズマ生成部４０６ａによって生成されるプラズマよりも高いプラズマ密度を有するプラズマを生成することができる。

また、後述するように、第１工程では第１プラズマ生成部４０６ａを用いて第１プラズマ生成領域４０１ｂ内に低いプラズマ密度を有するプラズマを生成し、第２工程では第２プラズマ生成部４０６ｂを用いて第２プラズマ生成領域４０１ｃ内に高いプラズマ密度を有するプラズマを生成することができる。各工程において、所定のプラズマ密度に適したプラズマ生成部を選択することができる。

（２）基板処理工程
本実施形態の基板処理工程について、図１２を用いて説明する。図１２は、本実施形態に係る基板処理シーケンスにおけるタイミングを示す図である。以下では、本実施形態におけるガス供給開始からガス供給停止までを説明する。

（ガス供給開始）
バルブ２３２ｄを開けて第１処理領域２０１ａ内に第１ガスとしてのＢＴＢＡＳガスの供給を開始する。また、第２ガス供給系のバルブ２３３ｄおよびバルブ２３３ｆを開けて、第１プラズマ生成領域４０１ｂ内に第２ガスとしてのアンモニアガスを供給する。また、第４不活性ガス供給系により、第２プラズマ生成領域４０１ｃ内に不活性ガスを供給する。すなわち、この段階では、第２プラズマ生成領域４０１ｃ内にアンモニアガスを供給しない。

（第１工程）
次に、第１プラズマ生成部４０６ａにより、第１プラズマ生成領域４０１ｂ内にアンモニアガスのプラズマ生成を開始する。

（第１処理領域通過）
ウエハ２００が第１処理領域２０１ａを通過するときに、ＢＴＢＡＳガスがウエハ２００に供給される。ウエハ２００表面の上には、ＢＴＢＡＳガスがウエハ２００の上に接触することによってＳｉ含有層が形成される。

（第２処理領域通過）
次に、ウエハ２００は、第１パージ領域２０４ａを通過した後に、サセプタ２１７の回転方向Ｒに移動して第１プラズマ生成領域４０１ｂに移動する。ウエハ２００が第１プラズマ生成領域４０１ｂを通過するときに、第１プラズマ生成領域４０１ｂでは、Ｓｉ含有層がアンモニアガスのプラズマによって改質される。すなわち、ウエハ２００の上に改質層が形成される。

第１工程Ｓ２０６では、第１プラズマ生成部４０６ａによって、第１プラズマ密度を有するアンモニアガスのプラズマをウエハ２００に照射する。具体的には、第１プラズマ密度は、例えば、１０^１０個／ｃｍ^３以上１０^１１個／ｃｍ^３以下である。

図１２に示されているように、例えば、プラズマ密度を第１プラズマ密度となるように、第１プラズマ生成部４０６ａに供給する電力を制御する。例えば、プラズマ密度が第１プラズマ密度となるように、第１プラズマ生成部４０６ａの供給電力を第１電力Ｐ_１に設定する。具体的には、第１電力は、例えば、１００Ｗ以上１０００Ｗ以下である。

（第３処理領域通過）
次に、ウエハ２００は、第２処理領域２０１ｂを通過した後に、サセプタ２１７の回転方向Ｒに移動して第２プラズマ生成領域４０１ｃに移動する。上述のように、第２プラズマ生成領域４０１ｃ内にはアンモニアガスが供給されていない。ウエハ２００が第２プラズマ生成領域４０１ｃを通過するとき、不活性ガスとしてのＮ_２ガスがウエハ２００に供給される。

以上の第１工程において、上記１サイクルをｋ_１回実施することにより、ウエハ２００の上に改質層を積層して第１層を形成する。

（第２工程）
次に、第１工程の後に、バルブ２３２ｄを閉じ、第１処理領域２０１ａ内へのＢＴＢＡＳガスの供給を停止するとともに、第２不活性ガス供給系により、第１処理領域２０１ａ内に不活性ガスとしてのＮ_２ガスを供給する。

また、バルブ２３３ｄおよびバルブ２３３ｆを閉じ、第１プラズマ生成領域４０１ｂ内へのアンモニアガスの供給を停止するとともに、第３不活性ガス供給系により、第１プラズマ生成領域４０１ｂ内に不活性ガスとしてのＮ_２ガスを供給する。

また、第４不活性ガス供給系からの第２プラズマ生成領域４０１ｃ内への不活性ガスの供給を停止するとともに、第３ガス供給系により、第２プラズマ生成領域４０１ｃ内にアンモニアガスを供給する。

さらに、第２プラズマ生成部４０６ｂにより、第２プラズマ生成領域４０１ｃ内にアンモニアガスのプラズマ生成を開始する。

（第１処理領域通過）
ウエハ２００が第１処理領域２０１ａを通過するときに、Ｎ_２ガスがウエハ２００に供給される。

（第１プラズマ生成領域通過）
次に、ウエハ２００は、第１パージ領域２０４ａを通過した後に、サセプタ２１７の回転方向Ｒに移動して第１プラズマ生成領域４０１ｂに移動する。このとき、第１プラズマ生成領域４０１ｂ内へのアンモニアガスの供給が停止している。ウエハ２００が第１プラズマ生成領域４０１ｂを通過するとき、Ｎ_２ガスがウエハ２００に供給される。

（第２プラズマ生成領域通過）
次に、ウエハ２００は、第１プラズマ生成領域４０１ｂを通過した後に、サセプタ２１７の回転方向Ｒに移動して第２プラズマ生成領域４０１ｃに移動する。ウエハ２００が第２プラズマ生成領域４０１ｃを通過するときに、第２プラズマ生成領域４０１ｃでは、Ｓｉ含有層がアンモニアガスのプラズマによって改質される。

第２工程では、第２プラズマ生成部４０６ｂによって、第１プラズマ密度よりも高い第２プラズマ密度を有するアンモニアガスのプラズマをウエハ２００に照射する。

ここで、第２工程における「第２プラズマ密度」は、例えば、第１層を改質することが可能なプラズマ密度である。具体的には、第２プラズマ密度は、例えば、１０^１０個／ｃｍ^３以上１０^１２個／ｃｍ^３以下である。

図１２に示されているように、例えば、プラズマ密度を第２プラズマ密度となるように、第２プラズマ生成部４０６ｂに供給する電力を制御する。例えば、プラズマ密度が第２プラズマ密度となるように、第２プラズマ生成部４０６ｂの供給電力を第１電力Ｐ_１よりも高い第２電力Ｐ_２に設定する。具体的には、第２電力は、例えば、１００Ｗ以上５０００Ｗ以下である。

以上の第２工程において、上記１サイクルをｋ_２回実施することにより、第１層を所定の特性を有する状態に改質する。

（第３工程）
次に、図１２に示されているように、第２工程の後に、バルブ２３２ｄを開け、第１処理領域２０１ａ内へのＢＴＢＡＳガスの供給を再開する。

（第１処理領域通過）
ウエハ２００が第１処理領域２０１ａを通過するときに、ＢＴＢＡＳガスがウエハ２００に供給される。第１層の上には、ＢＴＢＡＳガスが第１層の上に接触することによってＳｉ含有層が形成される。

（第２処理領域通過）
次に、ウエハ２００は、第１パージ領域２０４ａを通過した後に、サセプタ２１７の回転方向Ｒに移動して第１プラズマ生成領域４０１ｂに移動する。このとき、第１プラズマ生成領域４０１ｂ内へのアンモニアガスの供給が停止している。ウエハ２００が第１プラズマ生成領域４０１ｂを通過するとき、Ｎ_２ガスがウエハ２００に供給される。

（第３処理領域通過）
次に、ウエハ２００は、第１プラズマ生成領域４０１ｂを通過した後に、サセプタ２１７の回転方向Ｒに移動して第２プラズマ生成領域４０１ｃに移動する。このとき、第２プラズマ生成領域４０１ｃ内には、第２プラズマ生成部４０６ｂによりアンモニアガスのプラズマ生成が継続されている。ウエハ２００が第２プラズマ生成領域４０１ｃを通過するときに、第２プラズマ生成領域４０１ｃでは、Ｓｉ含有層がアンモニアガスのプラズマによって改質される。

第３工程Ｓ２１０では、第２プラズマ生成部４０６ｂによって、第１プラズマ密度よりも高い第３プラズマ密度を有するアンモニアガスのプラズマをウエハ２００に照射する。これにより、アンモニアのプラズマにより、第１層の上に形成されたＳｉ含有層を改質する。すなわち、第１層の上にさらに改質層が積層される。

ここでは、第３プラズマ密度は、例えば第２プラズマ密度と等しい。具体的には、第３プラズマ密度は、例えば、１０^１０個／ｃｍ^３以上１０^１２個／ｃｍ^３以下である。

図１０に示されているように、例えば、プラズマ密度を第３プラズマ密度となるように、第２プラズマ生成部４０６ｂに供給する電力を制御する。例えば、プラズマ密度が第３プラズマ密度となるように、第２プラズマ生成部４０６ｂの供給電力を第１電力Ｐ_１よりも高い第３電力に設定する。ここでは、第３電力は、例えば第２電力Ｐ_２と等しい。具体的には、第３電力は、例えば、１００Ｗ以上５０００Ｗ以下である。

以上の第３工程において上記１サイクルをｋ_３回実施することにより、第１層の上に第２層が形成される。

（３）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。

（ａ）本実施形態によれば、第２処理領域は、第１プラズマ生成領域４０１ｂと、第２プラズマ生成領域４０１ｃと、を有している。プラズマ生成部は、第１プラズマ生成領域４０１ｂ内に少なくとも一部が設けられた第１プラズマ生成部４０６ａと、第２プラズマ生成領域４０１ｃ内に少なくとも一部が設けられた第２プラズマ生成部４０６ｂと、を有している。例えば、第１工程では第１プラズマ生成部４０６ａを用いて第１プラズマ生成領域４０１ｂ内に第１プラズマ密度を有するプラズマを生成し、第２工程では第２プラズマ生成部４０６ｂを用いて第２プラズマ生成領域４０１ｃ内に第１プラズマ密度よりも高い第２プラズマ密度を有するプラズマを生成する。プラズマ密度の異なるプラズマを生成して第１工程から第２工程に移行するときに、それぞれのプラズマ生成部のインピーダンスや電力を予め設定しておくことにより、早く第１工程から第２工程に移行することができる。すなわち、プラズマ密度の異なるプラズマを生成して第１工程から第２工程に移行するときに、プラズマ密度が変化していることによって、サセプタ２１７の回転に伴って移動するウエハ２００ごとに改質具合にばらつきが生じることを抑制することができる。

（ｂ）本実施形態によれば、第３工程では、第２プラズマ生成部４０６ｂを用いて第２プラズマ生成領域４０１ｃ内に第１プラズマ密度よりも高い第３プラズマ密度を有するプラズマを生成する。第３工程では、第２工程から継続して、第２プラズマ生成部４０６ｂを用いることができる。

（ｃ）本実施形態によれば、第２プラズマ生成部４０６ｂは、例えば、第１プラズマ生成部４０６ａによって生成されるプラズマよりも高いプラズマ密度を有するプラズマを生成できるよう構成されている。このように、各工程において、所定のプラズマ密度に適したプラズマ生成部を選択することができる。

＜本発明の第３実施形態＞
以下に、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第２工程においてプラズマ密度を変化させる点が第１実施形態と異なる。本実施形態では上述の基板処理装置１０を用い、本実施形態のうちその他の構成は第１実施形態と同様である。以下、第１実施形態と異なる要素についてのみ説明し、第１実施形態で説明した要素と実質的に同一の要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。

（１）基板処理工程
本実施形態の基板処理工程について、図１３を用いて説明する。図１３は、本実施形態に係る基板処理シーケンスにおけるタイミングを示す図である。以下では、本実施形態における第２工程のみを説明する。

（第２工程）
次に、第１工程の後に、バルブ２３２ｄを閉じ、第１処理領域２０１ａ内へのＢＴＢＡＳガスの供給を停止するとともに、第２不活性ガス供給系により、第１処理領域２０１ａ内に不活性ガスとしてのＮ_２を供給する。

（第１処理領域通過）
ウエハ２００が第１処理領域２０１ａを通過するときに、Ｎ_２ガスがウエハ２００に供給される。

（第２処理領域通過）
次に、ウエハ２００は、第１パージ領域２０４ａを通過した後に、サセプタ２１７の回転方向Ｒに移動して第２処理領域２０１ｂに移動する。ウエハ２００が第２処理領域２０１ｂを通過するときに、プラズマ生成部２０６によって、アンモニアガスのプラズマがウエハ２００に照射される。

本実施形態の第２工程では、プラズマ生成部２０６によって、アンモニアガスのプラズマのプラズマ密度を徐々に上昇させる。例えば、第２工程では、プラズマ生成部２０６によって、アンモニアガスのプラズマのプラズマ密度を、第１プラズマ密度から第２プラズマ密度まで単調増加させる。

図１３に示されているように、例えば、プラズマ密度を徐々に上昇させるように、プラズマ生成部２０６に供給する電力を制御する。例えば、プラズマ密度が第１プラズマ密度から第２プラズマ密度まで単調増加するように、プラズマ生成部２０６の供給電力を第１電力Ｐ_１から第２電力Ｐ_２に単調増加させる。

これにより、ウエハ２００が第２処理領域２０１ｂを通過するときに、第２処理領域２０１ｂでは、Ｓｉ含有層がアンモニアガスのプラズマによって徐々に改質されていく。

以上の第２工程において、上記１サイクルをｋ_２回実施することにより、第１層を所定の特性を有する状態に改質する。

（２）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。

本実施形態によれば、第２工程では、プラズマ生成部２０６によって、アンモニアガスのプラズマのプラズマ密度を徐々に上昇させる。これにより、ウエハ２００が第２処理領域２０１ｂを通過するときに、第２処理領域２０１ｂでは、Ｓｉ含有層がアンモニアガスのプラズマによって徐々に改質されていく。

ここで、第１工程の直後において、第１層がチャージアップダメージに耐性を有してない場合、または第１層がチャージアップダメージに耐性を有してない部分を有する場合がある。そこで、本実施形態の第２工程では、プラズマ生成部２０６によって、アンモニアガスのプラズマのプラズマ密度を徐々に上昇させる。ウエハ２００が第２処理領域２０１ｂを通過するときに、第２処理領域２０１ｂでは、Ｓｉ含有層がアンモニアガスのプラズマによって徐々に改質されていく。これにより、第２工程において、チャージアップダメージに耐性を有する強固な第１層に徐々に改質していくことができる。

＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

上述の第１実施形態では、反応容器２０３が４つの領域に分かれている場合について説明したが、それに限るものではない。対応する基板や形成する膜の種類によって、処理領域の数および配置を決定しても良い。

なお、上述の第１実施形態では、各仕切板２０５の間の角度がそれぞれ９０°である場合について説明したが、それに限るものではない。ウエハ２００への各種ガスの供給時間（ウエハ２００の処理時間）等を考慮して、例えば第２処理領域２０１ｂを形成する２枚の仕切板２０５の間の角度を大きくして、ウエハ２００が第２処理領域２０１ｂを通過するのにかかる時間（処理時間）を長くする等、適宜変更してもよい。

また、上述の実施形態では、各処理領域を仕切板２０５で仕切った場合について説明したが、それに限るものではない。処理室２０１が処理領域２０１ａ，２０１ｂのそれぞれに供給される処理ガスを混合させないように構成されていればよい。

また、上述の実施形態では、仕切板２０５の端部と反応容器２０３の側壁との間に隙間が設けられており、処理室２０１内の圧力がそれぞれの領域において等しい場合について説明したが、それに限るものではない。第１処理領域２０１ａ、第１パージ領域２０４ａ、第２処理領域２０１ｂ、第２パージ領域２０４ｂが気密に区分されていてもよい。すなわち、それぞれの領域内の圧力が互いに異なっていてもよい。

また、上述の実施形態では、一つのプロセスチャンバ２０２で５枚のウエハ２００を処理する場合について説明したが、それに限るものではない。一つのプロセスチャンバ２０２で、１枚のウエハ２００を処理してもよく、５枚を超える枚数のウエハ２００を処理してもよい。

また、上述の実施形態では、予備室１２２または予備室１２３がウエハ２００を搬入する機能とウエハ２００を搬出する機能とを併用可能に構成されている場合について説明したが、それに限るものではない。予備室１２２および予備室１２３のいずれか一方を搬出用とし、他方を搬入用としてもよい。予備室１２２または予備室１２３を搬入用と搬出用を専用とすることによって、クロスコンタミネーションを低減することができ、併用とすることによって基板の搬送効率を向上させることができる。

また、上述の実施形態では、１つのプロセスチャンバ２０２における基板処理のみについて説明したが、それに限るものではない。各プロセスチャンバでの処理を並行して行ってもよい。

また、上述の実施形態では、４つのプロセスチャンバ２０２がそれぞれ同様に構成されている場合について説明したが、それに限るものではない。各プロセスチャンバを異なる構成とし、各プロセスチャンバにおいてそれぞれ別の処理を行っても良い。例えば、第１プロセスチャンバと第２プロセスチャンバで別の処理を行う場合、第１プロセスチャンバでウエハ２００に所定の処理を行った後、続けて第２プロセスチャンバで第１プロセスチャンバと異なる処理を行わせてもよい。また、第１プロセスチャンバで基板に所定の処理を行った後、第２プロセスチャンバで別の処理を行わせる場合、予備室を経由するようにしてもよい。

また、上述の実施形態では、第１ガスとしてシリコン含有ガスを用い、第２ガスとして窒素含有ガスを用い、ウエハ２００上にシリコン窒化膜を形成する場合について説明したが、それに限るものではない。第１ガスとして、例えばハフニウム（Ｈｆ）含有ガス、ジルコニウム（Ｚｒ）含有ガス、チタン（Ｔｉ）含有ガスを用い、酸化ハフニウム膜（ＨｆＯ膜）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ膜）、酸化チタン膜（ＴｉＯ膜）等のＨｉｇｈ−ｋ膜等をウエハ２００上に形成してもよい。

また、上述の実施形態では、第２ガスとして、窒素含有ガスを用いる場合について説明したが、それに限るものではない。第２ガスとして、酸素含有ガスを用いてもよい。この場合、酸素含有ガスとしては、酸素（Ｏ_２）ガス、オゾン（Ｏ_３）ガスや水蒸気（Ｈ_２Ｏ）等を用いてもよい。また、第２ガスとして、水素含有ガスを用いてもよい。この場合、水素含有ガスとしては、水素（Ｈ_２）ガスを用いてもよい。

また、上述の実施形態では、プラズマ生成部の電極は棒状である場合を説明したが、それに限るものではない。プラズマ生成部の電極は、交互に対向する櫛形状の電極やその他の形状の電極であってもよい。また、プラズマ生成部の電極は、第２処理領域の略全域を覆っていてもよい。

また、上述の実施形態では、第２処理領域内に第２ガスを供給して、プラズマ生成部によって第２処理領域内にプラズマを生成する場合について説明したが、それに限るものではない。反応容器の外でプラズマを生成するリモートプラズマ方法や、エネルギーレベルの高いオゾンを用いても良い。

また、上述の実施形態では、不活性ガス導入部２５３を、第１パージ領域２０４ａと第２パージ領域２０４ｂとで共用とした場合について説明したが、不活性ガス導入部は個別に設けてもよい。

また、上記の実施形態においては、反応容器２０３の中央から処理室２０１内にそれぞれのガスを供給する場合について説明したが、それに限るものではない。各領域にガスを供給するノズルが設けられていてもよい。例えば、第１ガスを供給するノズルが第１処理領域に設けられ、第２ガスを供給するノズルが第２処理領域に設けられ、不活性ガスを供給するノズルがそれぞれ第１パージ領域および第２パージ領域に設けられていてもよい。

また、上述の実施形態では、昇降機構２６８を用い、サセプタ２１７を昇降させることで、ウエハ２００を処理位置や搬送位置に移動させる場合について説明したが、それに限るものではない。ウエハ突き上げピン２６６が昇降することでウエハ２００を処理位置や搬送位置に移動させてもよい。

また、上述の第１実施形態では、第２工程Ｓ２０８において第２処理領域２０１ｂ内に供給するガスが、第１工程Ｓ２０６において第２処理領域２０１ｂ内に供給する第２ガスと同じである場合について説明したが、それに限るものではない。例えば、第２工程において、第２処理領域内に供給するガスは、第２元素を含有するガスであれば第２ガスと異なってもよい。この場合、第２処理領域内に第２ガスと異なるガスを供給するガス供給系は、第２ガス供給系とは別に設けられていればよい。

また、上述の第２実施形態では、第２プラズマ生成領域４０１ｃ内に第２ガスを供給する第３ガス供給系が第１プラズマ生成領域４０１ｂ内に第２ガスを供給する第２ガス供給系とは別に設けられている場合について説明したが、第２プラズマ生成領域４０１ｃ内に第２ガスを供給するガス供給系が、第１プラズマ生成領域４０１ｂ内に第２ガスを供給する第２ガス供給系の少なくとも一部を共有していてもよい。

また、上述の第２実施形態では、第３ガス供給系によって第２プラズマ生成領域４０１ｃ内に供給するガスが、第２ガス供給系によって第１プラズマ生成領域４０１ｂ内に供給する第２ガスと同じである場合について説明したが、それに限るものではない。例えば、第３処理領域内に供給するガスは、第２元素を含有するガスであれば第２ガスと異なってもよい。

また、上述の実施形態では、第３工程を行う場合について説明したが、それに限るものではない。薄膜の厚さが第１工程で形成される第１層分の厚さで良い場合は、第１工程及び第２工程のみを行い、第３工程を行わなくてもよい。

また、上述の実施形態では、反応容器２０３の天井部の中央部に設けられたガス導入部２５０からだけでなく、プラズマ生成部が有する複数のガス噴出口からも、第２処理領域（又は第３処理領域）内に第２ガスを供給するよう構成されている場合について説明したが、それに限るものではない。反応容器の天井部の中央部に設けられたガス導入部、およびプラズマ生成部が有する複数のガス噴出口の少なくともいずれか一方から、第２処理領域（又は第３処理領域）内に第２ガスを供給すればよい。

また、上述の第２実施形態では、第１工程において第２処理領域内に第２ガスを供給し、第１工程の直後の第２工程において第３処理領域内に第２ガスを供給する場合について説明したが、それに限るものではない。第１工程と第２工程との間に第３処理領域内に第２ガスの供給を開始する工程を設けてもよい。

また、上述の第３実施形態では、第２工程において、プラズマ生成部２０６によって、第２ガスのプラズマのプラズマ密度を、第１プラズマ密度から第２プラズマ密度まで単調増加させる場合について説明したが、それに限るものではない。第２工程において、ププラズマ生成部によって、第２ガスのプラズマのプラズマ密度を、段階的（階段状）に増加させてもよい。

また、上述の実施形態では、基板処理装置１０が処理室２１０内でサセプタ２１７の回転方向に沿って複数のウエハ２００を交互に処理する枚様式の装置である場合について説明したが、それに限るものではない。基板処理装置は、処理室内で一枚のウエハを処理する枚様式の装置であってもよい。その他、基板処理装置は、多段に設けられたボートに複数のウエハを保持する縦型の装置であってもよい。縦型の基板処理装置である場合、第１工程または第３工程では、第１ガスの供給と第２ガスの供給とをそれぞれ所定時間で区切って交互に繰り返せばよい。

＜本発明の好ましい態様＞
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。

（付記１）
本発明の一態様によれば、
基板に対して第１元素を含有する原料ガスを供給することと、前記基板に対して第２元素を含有する第１改質ガスを供給し、プラズマ生成部によって第１プラズマ密度を有する前記第１改質ガスのプラズマを前記基板に照射することと、を所定回数交互に行うことにより、前記基板の上に少なくとも前記第１元素を含有する第１層を形成する第１工程と、
前記基板に対しての前記原料ガスの供給を停止した状態で、前記プラズマ生成部によって前記第１プラズマ密度よりも高い第２プラズマ密度を有する前記第２元素を含有する第２改質ガスのプラズマを前記基板に対して照射することにより、前記第１工程よりも高い濃度で前記第２元素を含有する状態に前記第１層を改質する第２工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。

（付記２）
付記１に記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第２改質ガスは前記第１改質ガスと同じガスである。

（付記３）
付記１又は２に記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記基板に対して前記原料ガスを供給することと、前記プラズマ生成部によって前記第１プラズマ密度よりも高い第３プラズマ密度を有する前記第２元素を含有する第３改質ガスのプラズマを前記基板に対して照射することと、を所定回数交互に行うことにより、前記第１層の上に前記第１元素および前記第２元素を含有する第２層を形成する第３工程を有する。

（付記４）
付記３に記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第３改質ガスは前記第１改質ガスおよび前記第２改質ガスの少なくともいずれかと同じガスである。

（付記５）
付記１〜４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第２工程では、
前記プラズマ生成部によって、前記第２改質ガスのプラズマのプラズマ密度を徐々に上昇させる。

（付記６）
付記１〜５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第２工程では、
前記プラズマ生成部によって、前記第３ガスのプラズマのプラズマ密度を徐々に上昇させる。

（付記７）
本発明の他の態様によれば、
基板に対して第１元素を含有する原料ガスを供給することと、前記基板に対して第２元素を含有する第１改質ガスを供給し、プラズマ生成部によって第１電力を供給し前記第１改質ガスのプラズマを前記基板に照射することと、を所定回数交互に行うことにより、前記基板の上に少なくとも前記第１元素を含有する第１層を形成する第１工程と、
前記基板に対しての前記原料ガスの供給を停止した状態で、前記プラズマ生成部によって前記第１電力よりも高い第２電力を供給し前記第２元素を含有する第２改質ガスのプラズマを前記基板に対して照射することにより、前記第１工程よりも高い濃度で前記第２元素を含有する状態に前記第１層を改質する第２工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。

（付記８）
本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理室内に回転自在に設けられた基板載置台上に、前記基板載置台の回転方向に沿って複数の基板を載置する工程と、
前記基板載置台を回転させ、前記処理室内を排気しつつ、前記基板載置台の回転方向に沿って前記処理室内に設けられた第１処理領域および第２処理領域の中に、それぞれ第１元素を含有する第１ガスおよび第２元素を含有する第２ガスの供給を開始する工程と、
前記基板載置台の回転によって前記複数の基板を順次前記第１処理領域と前記第２処理領域とを所定回数交互に通過させ、前記基板が前記第１処理領域を通過するときに前記基板に対して前記第１ガスを供給し、前記基板が前記第２処理領域を通過するときに前記第２処理領域内に少なくとも一部が設けられたプラズマ生成部によって第１プラズマ密度を有する前記第２ガスのプラズマを前記基板に対して照射することにより、前記基板の上に少なくとも前記第１元素を含有する第１層を形成する第１工程と、
前記第１処理領域内への前記第１ガスの供給を停止するとともに、前記基板が前記第２処理領域を通過するときに前記プラズマ生成部によって前記第１プラズマ密度よりも高い第２プラズマ密度を有する前記第２ガスのプラズマを前記基板に対して照射することにより、前記第１工程よりも高い濃度で前記第２元素を含有する状態に前記第１層を改質する第２工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。

（付記９）
付記８に記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第２工程では、
前記第１処理領域内への前記第１ガスの供給を停止するとともに、前記第１処理領域内に不活性ガスを供給する。

（付記１０）
付記８又は９に記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第２処理領域は、前記基板載置台の回転方向に沿って、第１プラズマ生成領域と、第２プラズマ生成領域と、を有し、
前記プラズマ生成部は、
前記第１プラズマ生成領域内に少なくとも一部が設けられた第１プラズマ生成部と、
前記第２プラズマ生成領域内に少なくとも一部が設けられた第２プラズマ生成部と、
を有し、
前記第１工程では、
前記基板が前記第１プラズマ生成領域を通過するときに前記第１プラズマ生成部によって前記第１プラズマ密度を有する前記第２ガスのプラズマを前記基板に対して照射し、
前記第２工程では、
前記基板が前記第２プラズマ生成領域を通過するときに前記第２プラズマ生成部によって前記第２プラズマ密度を有する前記第２ガスのプラズマを前記基板に対して照射する。

（付記１１）
本発明の他の態様によれば、 第１処理領域および第２処理領域を有し、前記第１処理領域内および前記第２処理領域内で基板を処理する処理室と、
前記処理室内に回転自在に設けられ、回転方向に沿って複数の前記基板を載置する基板載置台と、
前記複数の基板が、順次、前記第１処理領域および前記第２処理領域を交互に通過するように前記基板載置台を回転させる回転機構と、
前記第１処理領域内に第１元素を含有する第１ガスを供給すると共に、前記第２処理領域内に第２元素を含有する第２ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理室内を排気するとともに、前記処理室内の圧力を調整する排気系と、
前記第２処理領域内に少なくとも一部が設けられ、前記第２処理領域内に前記第２ガスのプラズマを生成するプラズマ生成部と、
少なくとも前記回転機構、前記処理ガス供給系、前記排気系、及び前記プラズマ生成部を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
前記処理室内の前記基板載置台の上に、前記基板載置台の回転方向に沿って複数の基板を載置する処理と、
前記基板載置台を回転させ、前記処理室内を排気しつつ、前記基板載置台の回転方向に沿って前記第１処理領域および前記第２処理領域の中に、それぞれ前記第１ガスおよび前記第２ガスの供給を開始する処理と、
前記基板載置台の回転によって前記複数の基板を順次前記第１処理領域と前記第２処理領域とを所定回数交互に通過させ、前記基板が前記第１処理領域を通過するときに前記基板に対して前記第１ガスを供給し、前記基板が前記第２処理領域を通過するときに前記プラズマ生成部によって第１プラズマ密度を有する前記第２ガスのプラズマを前記基板に対して照射することにより、前記基板の上に少なくとも前記第１元素を含有する第１層を形成する第１処理と、
前記第１処理領域内への前記第１ガスの供給を停止するとともに、前記基板が前記第２処理領域を通過するときに前記プラズマ生成部によって前記第１プラズマ密度よりも高い第２プラズマ密度を有する前記第２ガスのプラズマを前記基板に対して照射することにより、前記第１工程よりも高い濃度で前記第２元素を含有する状態に前記第１層を改質する第２処理と、
を実行するよう制御する基板処理装置が提供される。

（付記１２）
本発明の他の態様によれば、
第１処理領域および第２処理領域を有し、前記第１処理領域内および前記第２処理領域内で基板を処理する処理室と、
前記処理室内に回転自在に設けられ、回転方向に沿って複数の前記基板を載置する基板載置台と、
前記複数の基板が、順次、前記第１処理領域および前記第２処理領域を交互に通過するように前記基板載置台を回転させる回転機構と、
前記第１処理領域内に第１元素を含有する第１ガスを供給すると共に、前記第２処理領域内に第２元素を含有する第２ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理室内を排気するとともに、前記処理室内の圧力を調整する排気系と、
前記第２処理領域内に少なくとも一部が設けられ、前記第２処理領域内に前記第２ガスのプラズマを生成するプラズマ生成部と、
前記処理室内の前記基板載置台の上に、前記基板載置台の回転方向に沿って複数の基板を載置する処理と、
前記基板載置台を回転させ、前記処理室内を排気しつつ、前記基板載置台の回転方向に沿って前記第１処理領域および前記第２処理領域の中に、それぞれ前記第１ガスおよび前記第２ガスの供給を開始する処理と、
前記基板載置台の回転によって前記複数の基板を順次前記第１処理領域と前記第２処理領域とを所定回数交互に通過させ、前記基板が前記第１処理領域を通過するときに前記基板に対して前記第１ガスを供給し、前記基板が前記第２処理領域を通過するときに前記プラズマ生成部によって第１プラズマ密度を有する前記第２ガスのプラズマを前記基板に対して照射することにより、前記基板の上に少なくとも前記第１元素を含有する第１層を形成する第１処理と、
前記第１処理領域内への前記第１ガスの供給を停止するとともに、前記基板が前記第２処理領域を通過するときに前記プラズマ生成部によって前記第１プラズマ密度よりも高い第２プラズマ密度を有する前記第２ガスのプラズマを前記基板に対して照射することにより、前記第１工程よりも高い濃度で前記第２元素を含有する状態に前記第１層を改質する第２処理とを実行するよう制御する制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。

（付記１３）
本発明の他の態様によれば、
基板を処理する処理室内に回転自在に設けられた基板載置台上に、前記基板載置台の回転方向に沿って複数の基板を載置する手順と、
前記基板載置台を回転させ、前記処理室内を排気しつつ、前記基板載置台の回転方向に沿って前記処理室内に設けられた第１処理領域および第２処理領域の中に、それぞれ第１元素を含有する第１ガスおよび第２元素を含有する第２ガスの供給を開始する手順と、
前記基板載置台の回転によって前記複数の基板を順次前記第１処理領域と前記第２処理領域とを所定回数交互に通過させ、前記基板が前記第１処理領域を通過するときに前記基板に対して前記第１ガスを供給し、前記基板が前記第２処理領域を通過するときに前記第２処理領域内に少なくとも一部が設けられたプラズマ生成部によって第１プラズマ密度を有する前記第２ガスのプラズマを前記基板に対して照射することにより、前記基板の上に少なくとも前記第１元素を含有する第１層を形成する第１手順と、
前記第１処理領域内への前記第１ガスの供給を停止するとともに、前記基板が前記第２処理領域を通過するときに前記プラズマ生成部によって前記第１プラズマ密度よりも高い第２プラズマ密度を有する前記第２ガスのプラズマを前記基板に対して照射することにより、前記第１層を改質する第２手順と、
をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。

１０ 基板処理装置
２００ ウエハ（基板）
２０１ａ 第１処理領域
２０１ｂ 第２処理領域
２０３ 反応容器
２０６ プラズマ生成部
２１７ サセプタ（基板載置台）
２６７ 回転機構
３００ コントローラ（制御部）

Claims (3)

1. 基板に対して第１元素を含有する原料ガスを供給することと、前記基板に対して第２元素を含有する第１改質ガスを供給し、プラズマ生成部によって第１プラズマ密度を有する前記第１改質ガスのプラズマを前記基板に照射することと、を所定回数交互に行うことにより、前記基板の上に少なくとも前記第１元素を含有する第１層を形成する第１工程と、
   前記基板に対しての前記原料ガスの供給を停止した状態で、前記プラズマ生成部によって前記第１プラズマ密度よりも高い第２プラズマ密度を有する前記第２元素を含有する第２改質ガスのプラズマを前記基板に対して照射することにより、前記第１工程よりも高い濃度で前記第２元素を含有する状態に前記第１層を改質する第２工程と、
   を有する半導体装置の製造方法。
2. 前記基板に対して前記原料ガスを供給することと、前記プラズマ生成部によって前記第１プラズマ密度よりも高い第３プラズマ密度を有する前記第２元素を含有する第３改質ガスのプラズマを前記基板に対して照射することと、を所定回数交互に行うことにより、前記第１層の上に前記第１元素および前記第２元素を含有する第２層を形成する第３工程を有する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 第１処理領域および第２処理領域を有し、前記第１処理領域内および前記第２処理領域内で基板を処理する処理室と、
   前記処理室内に回転自在に設けられ、回転方向に沿って複数の前記基板を載置する基板載置台と、
   前記複数の基板が、順次、前記第１処理領域および前記第２処理領域を交互に通過するように前記基板載置台を回転させる回転機構と、
   前記第１処理領域内に第１元素を含有する第１ガスを供給すると共に、前記第２処理領域内に第２元素を含有する第２ガスを供給する処理ガス供給系と、
   前記処理室内を排気するとともに、前記処理室内の圧力を調整する排気系と、
   前記第２処理領域内に少なくとも一部が設けられ、前記第２処理領域内に前記第２ガスのプラズマを生成するプラズマ生成部と、
   前記処理室内の前記基板載置台の上に、前記基板載置台の回転方向に沿って複数の基板を載置する処理と、
   前記基板載置台を回転させ、前記処理室内を排気しつつ、前記基板載置台の回転方向に沿って前記第１処理領域および前記第２処理領域の中に、それぞれ前記第１ガスおよび前記第２ガスの供給を開始する処理と、
   前記基板載置台の回転によって前記複数の基板を順次前記第１処理領域と前記第２処理領域とを所定回数交互に通過させ、前記基板が前記第１処理領域を通過するときに前記基板に対して前記第１ガスを供給し、前記基板が前記第２処理領域を通過するときに前記プラズマ生成部によって第１プラズマ密度を有する前記第２ガスのプラズマを前記基板に対して照射することにより、前記基板の上に少なくとも前記第１元素を含有する第１層を形成する第１処理と、
   前記第１処理領域内への前記第１ガスの供給を停止するとともに、前記基板が前記第２処理領域を通過するときに前記プラズマ生成部によって前記第１プラズマ密度よりも高い第２プラズマ密度を有する前記第２ガスのプラズマを前記基板に対して照射することにより、前記第１工程よりも高い濃度で前記第２元素を含有する状態に前記第１層を改質する第２処理とを実行するよう制御する制御部と、
   を有する基板処理装置。

Images